在嚴(yán)苛和復(fù)雜的環(huán)境中研究、開發(fā)和測(cè)試產(chǎn)品時(shí),加速度傳感器能夠提供寶貴的數(shù)據(jù)。 但在某些行業(yè),采集數(shù)據(jù)(特別是高 g 值下的測(cè)量)可能比較困難。因?yàn)榧铀俣葌鞲衅鞯膽?yīng)用取決于其精確度,所以在決定采用何種加速度傳感器前,下面小編帶你來考慮究竟有哪些困難:
您要測(cè)量或測(cè)試的動(dòng)態(tài)范圍是多少?
高 g 值測(cè)試的結(jié)果難以預(yù)測(cè),需要仔細(xì)考慮必要的傳感器滿量程范圍。使用加速度傳感器時(shí),您需要給自己預(yù)留充足的裕量,以確保測(cè)試結(jié)果可用并且測(cè)量范圍不會(huì)超出加速度傳感器的滿量程輸出。否則,一旦測(cè)量的g 值高于加速度傳感器的上限,信號(hào)會(huì)被截?cái)?,造成測(cè)試結(jié)果無效。根據(jù)最佳實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn),測(cè)試結(jié)果應(yīng)為器件滿量程的 30-40%,而且不得低于 10%。如果測(cè)量范圍過窄,測(cè)量精確度可能會(huì)受到影響。
測(cè)量帶寬是多少?
您選擇的測(cè)量帶寬取決于多種因素,特別是測(cè)試類型和沖擊面。例如,如果要測(cè)量軟著陸的下降,則窄帶寬比較好。但如果要在強(qiáng)沖擊試驗(yàn)(如彈藥、汽車碰撞等)中測(cè)量 g 的峰值,則需要更大帶寬。
對(duì)此類應(yīng)用而言,沖擊面十分重要:如果沖擊力足夠大,金屬與金屬的碰撞會(huì)導(dǎo)致帶寬較高的加速度傳感器脫離諧振頻率。
為解決這一問題,可以使用阻尼加速度傳感器來避免振鈴并提供準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。
如何將傳感器安裝到測(cè)試設(shè)備上?
如上所述,了解應(yīng)用有助于確定您需要何種加速度傳感器。但是,知道如何安裝以及在何處安裝加速度傳感器也很重要。此類“如何”及“何處”問題有助于明晰設(shè)計(jì)構(gòu)建和測(cè)試條件的注意事項(xiàng)。
要獲得最佳效果,加速度傳感器應(yīng)牢固安裝在設(shè)備上??梢允褂媚承┎牧希ㄇ杌┧狨ィ⒓铀俣葌鞲衅髡掣降狡骷?,但應(yīng)避免使用大多數(shù)類型的環(huán)氧樹脂和膠水,因?yàn)樗鼈儠?huì)產(chǎn)生抑制劑的效果(吸收能量),從而影響加速度傳感器的測(cè)量精確度。此類“填料”會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果失真。
您將在哪些條件下進(jìn)行測(cè)試?
所有加速度傳感器都需要針對(duì)特定的溫度范圍公差進(jìn)行補(bǔ)償,因此,您需要對(duì)測(cè)試條件有所了解才能獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)。但這不表示只有環(huán)境溫度才重要。安裝加速度傳感器的器件的溫度以及其他任何相關(guān)環(huán)境條件也很重要。濕度、雪、海拔、水下浸沒等條件都會(huì)影響到采用何種加速度傳感器才能取得最佳效果的決策。
此外,還有一個(gè)與天氣無關(guān)的重要考慮因素 -電磁干擾 (EMI)。對(duì)于在工業(yè)設(shè)備中的大型電動(dòng)機(jī)上以及在 F1 賽車應(yīng)用中安裝加速度傳感器,這尤為重要。為了避免受到 EMI 的影響,可以使用電壓抑制器和內(nèi)部屏蔽層對(duì)加速度傳感器加以保護(hù)。不管面臨何種條件,了解它們并選擇在這些條件下表現(xiàn)最佳的加速度傳感器至關(guān)重要。因?yàn)樵谶@種情況下,風(fēng)險(xiǎn)不在于結(jié)果不準(zhǔn)確,而是器件可能出現(xiàn)故障。
您需要哪些測(cè)量參數(shù)?
盡管加速度傳感器的功能是測(cè)量 g 值加速度,它也能用于確定速度和位移。如果需要對(duì)這些數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,則需要直流器件。
有些人認(rèn)為可以使用壓電式加速度傳感器來確定速度和位移,但有多項(xiàng)研究證明這不可行。原因在于:壓電晶體的固有特性以及返回真實(shí)“0”讀數(shù)所需的時(shí)間。雖然可以使用壓電式加速度傳感器來確定峰值加速度,但如果對(duì)輸出數(shù)據(jù)執(zhí)行任何積分,則由 PZT 晶體引起的固有零點(diǎn)偏移將導(dǎo)致速度和位移不準(zhǔn)確。
結(jié)論
在高 g 值下,為了研究、開發(fā)和測(cè)試目的而采集數(shù)據(jù)的過程有其獨(dú)特的挑戰(zhàn)。不管您打算在實(shí)驗(yàn)室(用于震動(dòng)、沖擊或下落測(cè)試測(cè)量)還是在現(xiàn)場(chǎng)(用于測(cè)量施工設(shè)備、測(cè)井設(shè)備、汽車碰撞測(cè)試或其他應(yīng)用)使用加速度傳感器,處理好上述問題都能確保您的結(jié)果準(zhǔn)確、可重復(fù)和線性。
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