技術與應用
發布日期：2020-01-17 16:06 瀏覽次數：次
（7-1）零點漂移
測量沖擊波形時，測量系統的低頻特性也就是沖擊波形的脈沖振幅T與測量系統的輸入時間常數τ之比尤為重要。
圖1是電壓放大器輸入時的等價電路，可以理解成時間常數τ=Crin的高通濾波器。對于脈沖振幅T，時間參數τ非常大時并不會產生測量誤差，但如果時間常數τ很小對于脈沖振幅T來說，不能保持峰值并會以指數函數衰減。
這里將單個半正弦波添加到圖1的電路后，任意的瞬間值可由以下公式表示。
關于有代表性的時間常數，將上記公式圖形化后可得出下記公式。式中可以得知τ/T變小的話，峰值的誤差就會響應變大。為了將峰值的誤差控制在5%以下需要保證τ/T≧7，或者控制在2%以下需要保證τ/T≧16。
同樣，將單個矩形波形添加到圖1的電路后，瞬時值如下表示：
圖形化后如上記公式所示。其中可以得出，為了將峰值誤差控制在5%以下，需要保證時間常數τ/T≧20，或者控制在2%以下，需要保證時間常數τ/T≧50。
另外，使用電荷放大器時，測量系統的低頻特性只由電荷放大器而定。時間常數按照反饋電容Cf與反饋電阻Rf的乘積來算，也就是τ=CfRf計算后，也可得到同樣的結果。
這里舉例說明，T=50ms的單個半正弦波的沖擊波形，按照2%的精度測量峰值的情況。測量系統的輸入電容（傳感器本身+電纜電容+放大器的輸入電容）1500pF時的電壓放大器的輸入電阻，按照τ/T=16，如下公式所示。
如果放大器的輸入電阻為100MΩ時，則如下：
可以選擇加大靜態電容8000-1500=6500PF，或者可以延長相應長度的電纜。但傳感器的輸出電壓如下所示，并以此比例變小。
另外，內置前置放大器型加速度傳感器，低頻截至頻率為ωc，輸入時間常數τ可以通過以下公式求得。
（7-2）振鈴
一般來說在制作壓電型加速度傳感器時會將衰減比h降到最低。（h＜0.01）因此受到沖擊后傳感器的固有共振頻率加劇，沖擊的波形會疊加在原始振鈴之上。傳感器容易產生零點漂移，這將限制低頻段的測試精度。與之相對應的是，多余的振鈴信號將會影響到高頻段的測試精度。
振鈴的振幅大小由沖擊波形的脈沖振幅T和加速度傳感器的固有共振頻率的周期Tn之比，也就是Tn/T的值決定。
圖3是關于單個半正弦波對于代表性的衰減比h，Tn/T的值發生變化時的振鈴程度。由此得知Tn/T的值變小時引發振鈴，誤差也會相應變小。
為了降低振鈴的影響，需要使用固有共振頻率高的傳感器。如果是單個半正弦波以及單個三角波沖擊波的話，峰值的誤差控制在10%以內需要固有共振頻率的周期Tn在1/5T以下�？刂圃�5%以內需要1/10T以下。例如，測量具有200μs脈沖振幅的沖擊波，并將誤差控制在10%以內的話，需要傳感器的周期Tn在40μs以下，也就是需要25kHz以上的固有共振頻率�？刂圃�5%以內的話，需要50kHz以上的傳感器。如果是沖擊波完整的半正弦波或三角波的話，按照這個標準是可行的。但如果沖擊波失真的話，由于其高次諧波成分傳感器的固有共振頻率有可能加劇，因此傳感器選用固有共振頻率高且有高頻余量的比較穩妥。
降低振鈴影響的另一個方法，選擇12dB/oct或18dB/oct的低通濾波器，其截至頻率為振鈴頻率即傳感器固有共振頻率約一半，通過低通濾波使其衰減。
鵬翔新聞
