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测振系统的定度和校准

  机-电转换元件有随时间变化的性质和易受其他因素的影响,非但制造单位必须进行严格的性能校准,以确定其灵敏度、频率响应特性、动态线性范围等技术指标和各种非振动环境(如温度、湿度、磁场、声场、安装方式、导线长度、横向灵敏度等)的影响并规定其精度外,使用者还必须定期对测量传感器及仪器进行校准,特別是在进行重大的和大型的试验前,更需进行一次校准,以保证测量数据的可靠性和精度。

校准测振仪的方法很多,但从计量标准和基准传递的角度来看,可分成两类:一类是复现振动量值最高基准的绝对法;另一类是以绝对法校准的标准测振仪作为二等标准,用比较法校准工作测振仪和传感器。


(1)绝对校准法

  绝对校准法是将被校准的传感器置于精密的振动台上承受振动,通过直接测量振动的振幅、频率和传感器的输出电量来确定传感器的特性参数。

 绝对校准法有两种,即振动标准装置法和互易法。目前振动标准装置法运用得最多。振动标准装置法又有激光干涉校准法、重力加速度法和共振梁法等多种。下面介绍激光干涉校准法。

  激光干涉校准法的原理是将被校准的测振装置安装在一个能产生正弦振动的标准振动台上,用激光干涉仪等手段测出振动台的振动频率和振幅,此法用于校准测振装置的机械输入量。被校测振装置的输出量可通过相应的电气测量系统获得,从而可计算出灵敏度或其他特性参数。如校准一只加速度传感器的灵敏度,它的机械输入量是加速度a,即

  式中,f 和 A 分别为振动台的振动频率和振幅。传感器的电压输出量为

  式中,e为电压幅值,mV;φ为输出与输入之间的相位差(通常在计算灵敏度时不予考虑)。

  加速度传感器的灵敏度为

加速度的灵敏度

 

(2)比较校准法

  比较校准法是将被校准的传感器与标准传感器相比较。校准时,将被校准传感器和标准传感器一起安装在标准振动台上,使它们承受相同的振动,然后,精确地测定它们的输出电量,被校传感器的灵敏度 S由下式计算得到

 

被校传感器的灵敏度

 

  式中,Sa0为标准传感器的灵敏度;e为标准传感器的输出电压;e为被校传感器的输出电压。

  在用比较法校准试验中,为了使被校传感器和标准传感器同时感受相同的振动输入,常采用图 2-13 所示的“背靠背”安装法。标准传感器端面上,常有螺孔供直接安装被校传感器或用刚性支架安装。

“背靠背”比较法校准装置.png

(3)1g标准加速度校准法

  现场测试时多使用 1g 标准加速度校准法。即采用便携式 1g 标准加速度校准仪进行。