對(duì)試驗(yàn)工程師來(lái)說(shuō)，根據(jù)所從事的工程項(xiàng)目選用最合適的振動(dòng)或沖擊測(cè)量系統(tǒng)是最困難的。在獲取精確可靠數(shù)據(jù)的同時(shí)，又要考慮經(jīng)濟(jì)性、安全性，且具有所需要的各種功能。不同的工程項(xiàng)目有不同的情況和要求，所處的環(huán)境條件也各不相同，對(duì)數(shù)據(jù)的要求差異也很大，它必須具有可操作性，經(jīng)得起分析和檢查。獲得可以接受的數(shù)據(jù)是最重要的，試驗(yàn)工程師必須仔細(xì)地分析面對(duì)的工程項(xiàng)目的各個(gè)方面和環(huán)境條件，如果可能應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)預(yù)言，通過(guò)這些分析，確定應(yīng)采用的部件和系統(tǒng)。

　　1. 對(duì)加速度計(jì)特性的考慮和選擇

　　從壓電加速度計(jì)的性能一覽表中，可以獲知我們所要求的各種特性。但大量的數(shù)據(jù)往往會(huì)使年青的工程師感到無(wú)從下手，下面將對(duì)幾個(gè)主要特性進(jìn)行討論，以幫助您進(jìn)行考慮：

　　靈敏度：這是一項(xiàng)最為重要的指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)所測(cè)振動(dòng)或沖擊的量級(jí)來(lái)選擇合適的靈敏度，如無(wú)其它限制，通常選用高靈敏度的測(cè)量低g值的振動(dòng)，選擇低靈敏度的測(cè)量高g值的振動(dòng)或沖擊。

　　頻率響應(yīng)：壓電加速度計(jì)應(yīng)有足夠的頻率響應(yīng)，以使其能測(cè)量試驗(yàn)所需的頻率范圍。所給出的頻率響應(yīng)應(yīng)當(dāng)與共振頻率一致，其中不應(yīng)有小的共振峰。低頻響應(yīng)是否合適，以免熱瞬變輸出或基座應(yīng)變輸出產(chǎn)生問(wèn)題。

　　共振頻率：共振應(yīng)當(dāng)與頻率響應(yīng)分開(kāi)來(lái)考慮，如果在加速度計(jì)共振頻率上或共振頻率附近存在振動(dòng)，則它的高Q值會(huì)使電路飽和。有時(shí)可將放大器的量程調(diào)得足夠高，或?qū)⑤斎胄畔�濾波。最壞的情況，可降低靈敏度和信噪比，以提高共振頻率。

　　溫度范圍：要考慮加速度計(jì)是否能耐受進(jìn)行測(cè)量的環(huán)境，在這種環(huán)境下能否得到精確的數(shù)據(jù)。要考慮溫度會(huì)否使電容、電阻和靈敏度產(chǎn)生變化，從而使信噪比下降。犧牲靈敏度換得溫度范圍的擴(kuò)大尤其要慎重考慮。高溫下電阻下降，是否應(yīng)選用專(zhuān)用的信號(hào)適調(diào)儀。

　　橫向靈敏度：應(yīng)選用橫向靈敏度比小于5%的加速度計(jì)使用。在橫向加速度特別大時(shí)，特別要注意這個(gè)問(wèn)題。加速度計(jì)上標(biāo)志有最小橫向靈敏度的方向，應(yīng)使它對(duì)準(zhǔn)最大橫向振動(dòng)的方向。

　　幅值線性度：具有中等靈敏度的壓電加速度計(jì)一般可耐受1000 g的振動(dòng)和5000~10000 g的沖擊。這不是說(shuō)應(yīng)當(dāng)在這樣的加速度值上使用它們，而是根本不能用，否則將引入在額定極限處使用所帶來(lái)的誤差。

　　重量：在諸如圓片等輕的、柔軟的結(jié)構(gòu)物上測(cè)量振動(dòng)時(shí)，加速度計(jì)的重量會(huì)改變被測(cè)結(jié)構(gòu)物的響應(yīng)，在選用加速度計(jì)時(shí)應(yīng)格外慎重。

　　基座應(yīng)變靈敏度：把加速度計(jì)緊密地固定到一彎曲變形的結(jié)構(gòu)物上時(shí)，加速度計(jì)基座的彎曲會(huì)產(chǎn)生很大的誤差信號(hào)，若正好裝在波節(jié)上則情況更明顯。很難事先知道基座應(yīng)變幅值的大小，唯一的辦法就是選用基座應(yīng)變靈敏度低的加速度計(jì)使用。

　　瞬變溫度響應(yīng)：加速度計(jì)承受快速溫度變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的低頻熱瞬變輸出信號(hào)，這時(shí)應(yīng)選用熱瞬變響應(yīng)低的加速度計(jì)使用。必要時(shí)可給加速度計(jì)裝隔熱保護(hù)層。

　　2. 對(duì)信號(hào)適調(diào)儀特性的考慮和選擇

　　同樣可以從信號(hào)適調(diào)儀的性能一覽表中獲知信號(hào)適調(diào)儀的技術(shù)特性。某些特性根據(jù)應(yīng)用情況很容易確定，但某些特性是不明顯的，可影響又是巨大的，甚至?xí)�損壞所有數(shù)據(jù)。困難的是這些失真的信號(hào)根本無(wú)法檢測(cè)出來(lái)，它會(huì)被認(rèn)為是精確的有用的信號(hào)。

　　1）明顯的性能特征

　　在所感興趣的測(cè)量范圍內(nèi)，頻率響應(yīng)應(yīng)當(dāng)是平直的（或已知的）；
　　增益的范圍應(yīng)能給后續(xù)的讀顯儀器可用的信號(hào)大小；
　　噪聲要低，對(duì)所要求測(cè)量的數(shù)據(jù)沒(méi)有明顯的影響；
　　足夠的信號(hào)輸入能力，可以處理最大的加速度計(jì)信號(hào)而不會(huì)過(guò)載；
　　接地或絕緣條件應(yīng)與加速度計(jì)的輸入兼容。

　　2）不明顯的性能特征

　　不太明顯的，但又經(jīng)常帶來(lái)麻煩的性能特征是：

　�、龠^(guò)載能力

　　輸入信號(hào)超過(guò)滿(mǎn)量程時(shí)信號(hào)適調(diào)儀的響應(yīng)稱(chēng)為信號(hào)適調(diào)儀的過(guò)載特性。輸入信號(hào)過(guò)載可能僅僅造成削波，在輸入信號(hào)回到正常量值之后，輸出信號(hào)立刻回到精確的信號(hào)。在示波器上很容易檢測(cè)到周期信號(hào)的削波現(xiàn)象。復(fù)合信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)經(jīng)常會(huì)將削波現(xiàn)象掩蓋在它固有的不規(guī)則信號(hào)之中。非周期信號(hào)嚴(yán)重的削波有時(shí)在示波器的示跡上也能看到。譜分析法和輻射概率密度分析法是檢測(cè)非周期信號(hào)削波的最好方法。在許多瞬態(tài)信號(hào)和某些非周期信號(hào)中不可能監(jiān)測(cè)到削波。

　　輸入信號(hào)過(guò)載會(huì)造成某一級(jí)或多級(jí)放大器飽和。在大多數(shù)時(shí)間在輸出信號(hào)的最大值或最小值處，輸出信號(hào)被“鎖住”，則證明它飽和了。最終恢復(fù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一條像電容放電一樣的指數(shù)曲線。在信號(hào)被“鎖住”，在它恢復(fù)到正常信號(hào)值之前，所有的數(shù)據(jù)都丟失了。
使信號(hào)適調(diào)儀的滿(mǎn)量程超過(guò)加速度計(jì)輸出信號(hào)的最大值就可避免削波和飽和現(xiàn)象。但有時(shí)這是做不到的，預(yù)估的沖擊值或振動(dòng)值會(huì)經(jīng)常被超過(guò)。即使預(yù)估值被超過(guò)，取得精確的數(shù)據(jù)是最重要的，所以信號(hào)適調(diào)儀必須要具備高過(guò)載能力。經(jīng)驗(yàn)證明對(duì)于沖擊測(cè)量來(lái)說(shuō)，信號(hào)適調(diào)儀的過(guò)載能力比振動(dòng)測(cè)量更為重要。

　�、谡駝�(dòng)放大器與沖擊放大器的不同

　　因?yàn)槌�過(guò)量程、共振激勵(lì)和不能準(zhǔn)確預(yù)知的概率更大，沖擊測(cè)量時(shí)更容易超過(guò)預(yù)期的信號(hào)值。在設(shè)計(jì)沖擊放大器時(shí)要使輸入過(guò)載的允差比振動(dòng)放大器更大些。具體體現(xiàn)在總增益在放大器各級(jí)間的分布不同。沖擊放大器中在電荷轉(zhuǎn)換器級(jí)采用低增益，而在此后的電壓放大器級(jí)采用高增益。前端采用低增益可增加信號(hào)上升空間和獲得高過(guò)載能力，但這樣也會(huì)使前級(jí)的電噪聲在后面的高增益級(jí)被放大，導(dǎo)致殘留噪聲的提高。而在振動(dòng)放大器中為了降低噪聲，把較多的增益放在前幾級(jí)，當(dāng)然這樣也就減小了信號(hào)的上升空間，降低了過(guò)載能力。

　　除非在輸入過(guò)載概率非常低的情況，一般不用振動(dòng)放大器做沖擊測(cè)量用。在預(yù)期的峰值小于滿(mǎn)量程的三分之一時(shí)，在放大器具有30倍的過(guò)載能力時(shí)，或者根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)證明試件、夾具和其它設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，才能用振動(dòng)放大器進(jìn)行沖擊測(cè)量。

　　增益設(shè)置產(chǎn)生變化時(shí)，過(guò)載的響應(yīng)也會(huì)變化。使用者應(yīng)當(dāng)知道在各種可能的工作條件下，放大器的過(guò)載響應(yīng)特性。生產(chǎn)廠家應(yīng)當(dāng)給出靈敏度和滿(mǎn)量程設(shè)置的各種組合情況下放大器的過(guò)載響應(yīng)特性。

　�、圯敵鲭娏髋c轉(zhuǎn)換速率

　　所能獲得的輸出電流必須足夠大，以避免轉(zhuǎn)換速率受限，在驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)輸出電纜或高電容負(fù)載時(shí)，這點(diǎn)尤為重要。生產(chǎn)廠家應(yīng)保證在整個(gè)規(guī)定的頻率范圍之內(nèi)都可得到規(guī)定的輸出電流。

　�、芨哳l拐角頻率

　　許多放大器的高頻拐角頻率是不可控的，一般只給出“平直的頻率響應(yīng)可以到XX千赫茲，而不給出超過(guò)XX千赫茲之后的響應(yīng)。放大器的增益和帶寬的乘積是恒定的，增益減小時(shí)，帶寬（頻率響應(yīng)）必定增加。并未將高頻拐角頻率設(shè)計(jì)成可控的，而是隨增益的變化而變化。如果未規(guī)定放大器的高頻特性，建議使用已知拐角頻率的濾波器，以去除規(guī)定頻率范圍以外的高頻分量。

　　3. 對(duì)壓電加速度計(jì)系統(tǒng)特性的考慮和選擇

　　加速度計(jì)和與之配套的信號(hào)適調(diào)儀組成加速度計(jì)套組一起工作，這樣組成的加速度計(jì)系統(tǒng)應(yīng)更加適合于預(yù)期的應(yīng)用場(chǎng)合。整個(gè)套組的精確度更多地受加速度計(jì)特性，諸如橫向靈敏度、基座應(yīng)變靈敏度、溫度響應(yīng)等的影響，而信號(hào)適調(diào)儀的非線性度、諧波失真度、頻率響應(yīng)的不平度等的影響與加速度計(jì)相比通常是可以忽略的。

　　橫向靈敏度和基座應(yīng)變靈敏度是最主要的誤差來(lái)源。造成這些誤差信號(hào)的原因是橫向運(yùn)動(dòng)和安裝表面的應(yīng)變，它們又是難以確定的。許多測(cè)量情況下，橫向運(yùn)動(dòng)可達(dá)欲測(cè)運(yùn)動(dòng)的幾倍之大，即使用橫向靈敏度比為3%的加速度計(jì)也會(huì)產(chǎn)生10%，甚至更大的誤差�；�座
應(yīng)變靈敏度所引入的誤差會(huì)與有用信號(hào)差不多一樣大。

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