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加速度传感器的相位特性

压电加速度传感器的相位特性
加速度传感器的质量块相对于基座位移的相位会有时延。

此时的时延Δ t 以及相位角φ的关系如下式。

从上式可以得出相位特性由衰减比h 值决定,时延由相位角和频率决定。

公式1 表示了相对于衰减比,相位角和振动频率比之间的关系。

图1. 加速度传感器的相位特性
进行单一频率的振动测量时,相位特性并不十分重要,但对于不同频率的振动合成后的波形、冲击进行振动测量的情况下,相位特性尤为重要。

这时由于各频率成分的时延Δt 不同导致了相位失真。

为了将相位失真的影响降到最低,有两种方法:①尽可能得将时延Δt 降到最低。

也就是将加速度传感器的衰减比h 降到最小。

②通过固定频率的时延,达到控制相位失真的目的。

也就是将衰减比h 选定在0.7 左右,与频率时延成一定比例关系。

本公司的压电型加速度传感器通过方法①解决了相位失真的问题。

全部产品的衰减比h 都控制在h<0.01,共振发生的频率带宽就变得很窄。

图2. 加速度传感器的相位时延
图3. 衰减比 h 小的加速度传感器的频率特性和相位特性
如图 3 在比共振频率低的频率中,传感器弹性质量系的相位失真很小,对于振动测量几乎没有影响。

但是靠近共振频率时,开始产生相位失真,时延也随之变大。

共振点正好产生90°的时延,在振动波形中含有靠近共振频率的成分时就会产生相位失真。

用 f 1、f2 时延一定的加速度
传感器测量得到的振动波形。

(无相位失真) 用 f 2 时延大于 f 1 时延的加速度传感器测量得到的振动波形。

(相位失真波形)。

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