Форум Файлы Статьи НТД Каталог СИ Справочник ГРСИ Компании Новости Работа Почта
Главная » Статьи » Виброизмерения » Характеристики акселерометров

Характеристики акселерометров


Основным параметром акселерометра считается чувствительность. Идеальным являлся бы акселерометр, отдающий электрический сигнал с возможно большой амплитудой. 
Однако, уже на данном этапе необходимо идти на компромисс, так как с большой чувствительностью связана необходимость в относительно размерном пьезоэлементе, что ведет к увеличению размера и собственной массы акселерометра.

отношение чувствительности и размера акселерометров

В нормальных областях применения чувствительность акселерометра не является критическим параметром, так как современные предусилители рассчитаны на усиление сигналов с малыми амплитудами.
Собственная масса акселерометра становится важным параметром при измерении и анализе механических колебаний легких объектов. Образуемая акселерометром дополнительная масса может значительно влиять на амплитуду и частоту измеряемых и анализируемых колебаний.
За общее правило можно взять, что собственная масса акселерометра не должна превышать одну десятую динамической массы объекта, на котором он закреплен.
Рабочий динамический диапазон акселерометра необходимо учитывать при измерении и анализе механических колебаний с очень малыми или очень большими амплитудами ускорения.
Показанный на рисунке нижний предел рабочего динамического диапазона нормально не определяется непосредственно акселерометром, а скорее воспринимаемым и генерируемым соединительными кабелями и усилительными каскадами электрическим шумом. При применении виброизмерительной аппаратуры общего назначения этот нижний предел нормально порядка 1/100 м/с2
Верхний предел рабочего динамического диапазона акселерометра определяется прочностью его конструкции. Характеристика типичного акселерометра общего назначения линейна до 50000—100000 м/с2, т. е. до области амплитуд механических ударов. Специальные акселерометры, предназначенные для измерения и анализа механических ударов, линейны до 1000 км/с2 (100 000 g).

 

Рабочий частотный диапазон акселерометров

Энергия механических колебаний, генерируемых механическими системами, обычно сосредоточена в относительно узком диапазоне частот, простирающемся от 10 до 1000 Гц. Однако, измерению и анализу нормально подлежит диапазон с верхним пределом около 10 кГц, так как частоты некоторых составляющих механических колебаний могут находиться в области более высоких и высоких частот. Следовательно, рабочий частотный диапазон используемого акселерометра должен перекрывать частотный диапазон измеряемых и анализируемых колебаний.

типичная АЧХ акселерометра

Нижний предел рабочего частотного диапазона акселерометра на практике определяется двумя факторами. Первым из них является нижняя частота среза используемого вместе с акселерометром усилителя. Отметим, что нижняя частота среза современных усилителей намного меньше 1 Гц и она не является важной причиной затруднений. Вторым фактором является влияние изменений температуры окружающей среды, к которым все акселерометры более или менее чувствительны. Современные акселерометры, пьезоэлемент которых работает под срезывающим усилием, минимально чувствительны к изменениям 
температуры, так что их можно применять в нормальных условиях окружающей среды при измерениях в частотном диапазоне с нижним пределом ниже 1 Гц. 
Верхний предел рабочего частотного диапазона акселерометра определяется резонансом его системы масса—пружина.

Рабочий диапазон акселерометров

Эмпирическим правилом можно принять, что погрешность измерения составляющих механических колебаний с частотами вблизи верхнего предела рабочего частотного диапазона акселерометра, равного 1/3 его резонансной частоты, не будет превышать + 12%. 
Резонансная частота малогабаритных акселерометров, отличающихся малой собственной массой, доходит до 180 кГц, в то время как резонансная частота акселерометров общего назначения находится в области 20—30 кГц.

Резонансная частота акселерометра

 

Элиминация ошибок, обусловленных резонансом акселерометра

Ввиду увеличения чувствительности акселерометра в области резонанса, отдаваемый им электрический сигнал не будет точно пропорционален ускорению механических колебаний исследуемого объекта. Это действительно в области, перекрывающей частоту его собственного резонанса. 
Частотный анализ механических колебаний дает возможность обнаружения высокочастотного пика, обусловленного резонансом акселерометра. Следовательно, обнаруженный резонансный пик можно элиминировать в ходе анализа.
При широкополосном измерении механических колебаний, включение резонансного пика в рабочую частотную полосу виброизмерительной аппаратуры приводит к ошибочным результатам, в частности в случае, если измеряемый процесс содержит составляющие с частотами в области резонанса акселерометра. Решением этой проблемы является применение акселерометра с широким рабочим частотным диапазоном и фильтра нижних частот, эффективно подавляющего обусловленные резонансом акселерометра составляющие. Отметим, что большинство современных виброметров и предусилителей для вибродатчиков снабжено фильтрами нижних частот.

Элиминация ошибок

При работе в области низких частот нежелательное влияние высокочастотных колебаний резонанса акселерометра можно устранить при помощи механических фильтров. Механические фильтры состоят из упругого материала, например резины, закрепленного между двумя монтажными пластинками. Эти фильтры устанавливаются между поверхностью исследуемого или испытуемого объекта и основанием акселерометра с целью уменьшения верхнего предела рабочего частотного диапазона системы до полосы 0,5—5 кГц.



Открыть в PDF   Версия для печати

Просмотров: 6172

Рейтинг: 1.5

Комментарии

Отсутствуют

Оставить комментарий



dropdown-button