机电一体化技师论文

    检查灵敏度幅值线性度时，传感器灵敏度的方向性可根据外加轴向机械运动的方向而定；若外加运动使惯性块惯性力方向指向传感器的基座时，输出灵敏度方向为正向，若外加运动使惯性质量块的惯性力方向背向传感器基座时，输出灵敏度为负向。例如将压电传感器固定在跌落冲击台的上安装台面时，在冲击时产生的灵敏度为正向，若将压电传感器固定在其下安装台面时，冲击时产生的灵敏度为负向。而对于倒置中心安装式传感器的灵敏度刚好相反。?

2 正反向灵敏度的比较?

    所谓幅值线性度检查是在规定的加速度范围内检查传感器的灵敏度随不同加速度的变化情况。幅值线性度可以采用谐振梁法和冲击法进行检查。冲击法比谐振梁法可达到的最大加速度值高得多，现介绍冲击法试验的情况。?

    把被检定的压电传感器先后固定在G-1000型冲击装置的冲锤台面上或下面，当检查正向灵敏度时，将传感器正向固定在冲锤之上；当检查负向灵敏度时，则将它反向固定在冲锤之下。压电传感器的输出信号均经同一台B8K2626型电荷放大器放大归一化，然后由同一台2606型测量放大器再放大并指出峰值，因而排除了二次测量仪表的不同而产生的影响。该冲击装置在某一高度多次跌落冲锤时产生的加速度重复性较好；由于压电式加速度计的质量差异不大，在安装一只加速度计的情况，对于同一跌落高度，不同传感器对冲锤加速度的影响可忽略不计。通过测试发现，在同一跌落高度，当改变被测传感器时，冲击加速度的增长(或持续)时间也不变。因此只采用改变冲锤跌落高度的方法控制冲击加速度幅值。?

    加速度幅值线性度可根据最小二乘法计算，其值为：

??                              ?

式中：So为截距；S为在加速度为a时的灵敏度。?

    对于几种加速度计的测试结果示于表1。可以发现，对不同的压缩式传感器，其灵敏度幅值线性度各不相同。当输入加速度值较小时，加速度计的幅值线性度、重复性和稳定性都较好；当输入加速度值较高时( 大于1 000 m／s2)，这些性能变差。对于同一只传感器，其正向与反向灵敏度有差异，发现有两方面的问题 ： (1)当输入加速度幅值不太高时，传感器的正向灵敏度可以大于也可能小于其反向灵敏度，随不同的传感器而异；(2)当输入加速度幅值较大时，传感器的正向与反向灵敏度的差值随之增加。当加速度幅值增加到某个量值时，其反向灵敏度出现“饱和现象”，即再继续增加输入加速度幅值时，传感器的灵敏度变化不大或无变化。此时的输入加速度幅值称为“饱和加速度(as)”。不同的传感器as值也不同。实验发现，我国生产的压缩式传感器的as普遍较低，所以其反向加速度的测量范围也较小。相反，当输入加速度幅值增大到一定程度时，传感器的正向灵敏度不正常，甚至会导致传感器损坏，这时的输入加速度幅值称为“失效加速度(a f)”。一般情况下，｜af｜＞｜as｜，从af到-as的区间称为传感器的测量加速度范围。??

3 原因分析?

    压缩式压电传感器的灵敏度与其对输入加速度的响应情况有关。实际上，传感器是多自由度系统，可等效为图3所示的系统。影响系统响应的因素很多，如预紧弹簧、惯性质量、压电晶体片、垫片、连杆、基座 、锁紧螺母等的几何尺寸、结构形式、材料性质有关。对于给定的传感器，这些因素就固定了。则某个传感器正反向灵敏度的差异及反向灵敏度的“饱和现象”主要与传感器零件的加工情况、工艺水平及组装方法有关。

3.1 正反向灵敏度的差异?

    这主要由各部件间的接触刚度的不同和变化引起的。实际上，压缩式压电传感器的作用原理如图3所示 。其刚性元件与弹性元件均不处于理想状态，它们相互之间存在一种接触刚度。由于各个部件加工的光洁度不同，紧固螺纹不同以及压电晶体片表面金属膜的