模態(tài)分析與綜合技術(shù)第7章 信號測量

7.1引言模態(tài)測量方法可分為兩類，第一類是僅測量響應(yīng)，這種方法存在以下缺陷：無法判斷一個大的響應(yīng)是由大的激振力還是共振引起。第二類是同時測量輸入與輸出。有兩種方法供選擇，其一就是SIMO，對結(jié)構(gòu)某點鼓勵，測得所有點響應(yīng)。其二就是MIMO，對結(jié)構(gòu)某些點鼓勵，測得所有點響應(yīng)。7.1引言對于一個確定的實驗對象，一般的振動測試系統(tǒng)由以下三局部組成：激振局部-輸入拾振局部-一次儀表顯示、分析局部-二次儀表如果進(jìn)行模態(tài)實驗分析，上述三局部可更詳細(xì)地表達(dá)如下：第7章信號測量7.1引言將實驗結(jié)構(gòu)以適當(dāng)方式支撐起來選擇適當(dāng)方式鼓勵實驗結(jié)構(gòu)，通過拾振系統(tǒng)測量鼓勵和響應(yīng)的時間歷程將記錄到的鼓勵和響應(yīng)時間歷程信號送入A/D，將連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號把上述時域數(shù)字信號進(jìn)行FFT轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換到頻域模態(tài)參數(shù)識別第7章信號測量7.2試驗結(jié)構(gòu)的支撐方式試驗結(jié)構(gòu)分為原型和模型兩種。采用試驗?zāi)Ｐ蜁r，需要根據(jù)相似理論制作模型，不僅考慮幾何相似，還要考慮動力相似。無論原型或模型，試驗結(jié)構(gòu)的邊界條件都是要考慮的重要因素，不同的邊界條件的結(jié)構(gòu)特性可能完全不同。如自由梁、懸臂梁、簡支梁。必須要正確模擬被測結(jié)構(gòu)的邊界條件。從力學(xué)意義上考慮，邊界條件可分為幾何邊界條件〔位移〕、力邊界條件、運動邊界條件等。第7章信號測量7.2試驗結(jié)構(gòu)的支撐方式在模態(tài)試驗中對系統(tǒng)固有特性影響最大的是幾何邊界條件。試驗結(jié)構(gòu)通常的支撐根據(jù)幾何邊界條件劃分為：自由支撐、固定支撐、原裝支撐。假設(shè)被測結(jié)構(gòu)是完整的，那么模態(tài)試驗中的邊界條件也應(yīng)是完整的，即應(yīng)符合實際工作狀態(tài)。如果采用模態(tài)綜合法將被測結(jié)構(gòu)分為子結(jié)構(gòu)來進(jìn)行模態(tài)試驗，那么邊界條件應(yīng)以模態(tài)綜合法的要求確定。下面介紹常見的支撐：第7章信號測量7.2試驗結(jié)構(gòu)的支撐方式第7章信號測量7.2試驗結(jié)構(gòu)的支撐方式1自由支撐如果能將自由支撐點選在結(jié)構(gòu)上所關(guān)心模態(tài)的節(jié)點附近，并使支撐體系與該模態(tài)主振動方向正交，那么自由支撐對該階模態(tài)的影響將降低到最低，可到達(dá)最理想的效果。有些邊界條件非完全自由而受弱約束的結(jié)構(gòu)也可以采用自由支撐。如輪船等。第7章信號測量7.2試驗結(jié)構(gòu)的支撐方式2固定支撐固定支撐〔剛性支撐〕用于結(jié)構(gòu)承受剛性約束的情形，如高層建筑、大壩、剛性根底的機(jī)械結(jié)構(gòu)等。固定支撐要求支撐具有較大的剛度和質(zhì)量，才能減少對結(jié)構(gòu)高階模態(tài)的影響。一般以實測支撐系統(tǒng)的最低固有頻率大于所關(guān)心的結(jié)構(gòu)最高固有頻率的3倍為參考標(biāo)準(zhǔn)。AB第7章信號測量7.2試驗結(jié)構(gòu)的支撐方式3原裝支撐原裝支撐是廣泛應(yīng)用的一種支撐方式。前面介紹的自由支撐和固定支撐是原裝支撐的特殊情況。對于完整結(jié)構(gòu)來說，原裝支撐是最優(yōu)邊界模擬?，F(xiàn)場模態(tài)實驗和實驗室模態(tài)實驗。大多數(shù)模態(tài)實驗是在靜態(tài)〔被測結(jié)構(gòu)處于靜態(tài)〕下進(jìn)行的。有些結(jié)構(gòu)在靜、動態(tài)下的特性相差較大。如具有滑動軸承的轉(zhuǎn)子等，欲獲結(jié)構(gòu)在動態(tài)下的固有特性，應(yīng)在運行狀態(tài)下進(jìn)行模態(tài)試驗。第7章信號測量7.3鼓勵方式1單點鼓勵單點鼓勵是最簡單、最常用的鼓勵方式。所謂單點鼓勵，是指對測試結(jié)構(gòu)一次只鼓勵一個點的一個方向，而在其他任何坐標(biāo)上均沒有鼓勵作用。單點鼓勵是SISO參數(shù)識別所要求的鼓勵方式。單點鼓勵之所以有效，是建立在振動系統(tǒng)的可控性〔能激發(fā)出系統(tǒng)的各階模態(tài)〕和可觀性〔測量出的輸出信號中包含各階模態(tài)的信息〕假設(shè)根底上的。第7章信號測量7.3鼓勵方式對于中小型結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析，采用單點鼓勵即可獲得較滿意的效果。對于大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)，單點鼓勵往往喪失模態(tài)，或由于鼓勵能量有限而得不到有效的高信噪比信號，有時甚至無法激起結(jié)構(gòu)的整體振動，導(dǎo)致模態(tài)實驗徹底失敗。1單點鼓勵第7章信號測量7.3鼓勵方式2多點鼓勵第7章信號測量7.4鼓勵裝置鼓勵有人工鼓勵和自然鼓勵。人工鼓勵即通常所說的鼓勵，根據(jù)需要通過一定的鼓勵裝置施加于被測結(jié)構(gòu)上。大局部人工鼓勵可控和可測，做模態(tài)實驗絕大局部情況是使用人工鼓勵。自然鼓勵〔環(huán)境鼓勵〕是施加于實體結(jié)構(gòu)上的自然力，如風(fēng)載荷、波浪載荷、機(jī)器運轉(zhuǎn)時的動力源等等。自鼓勵一般是不可控、不可測的。使用自鼓勵通常只能測得響應(yīng)信號。第7章信號測量7.4鼓勵裝置下面討論模態(tài)實驗中經(jīng)常使用的人工鼓勵。典型的鼓勵裝置有激振器系統(tǒng)、沖擊錘、階躍鼓勵裝置。1激振器系統(tǒng)激振器一般必須與信號發(fā)生器、功率放大器一起組成鼓勵系統(tǒng)才可使用。激振器系統(tǒng)如以以下圖。第7章信號測量7.4鼓勵裝置由激振器系統(tǒng)產(chǎn)生的鼓勵信號廣泛，可控性強(qiáng)，自動化程度高，因而是最常用的鼓勵裝置?！?〕信號發(fā)生器信號發(fā)生器提供激振器所需要的鼓勵信號源。信號源類型一般有以下幾種：①穩(wěn)態(tài)正弦信號；

1激振器系統(tǒng)第7章信號測量7.4鼓勵裝置②周期信號；③隨機(jī)信號；④猝發(fā)信號。信號發(fā)生器提供的鼓勵信號可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。數(shù)字式信號發(fā)生器提供的信號質(zhì)量較模擬式信號要高得多，故逐漸成為主流信號源。無論是數(shù)字信號發(fā)生器，還是計算機(jī)輔助產(chǎn)生的信號源，最終均以模擬電壓信號輸出。1激振器系統(tǒng)第7章信號測量7.4鼓勵裝置〔2〕功率放大器信號發(fā)生器提供的鼓勵信號主要是包含特定頻率成分和作用時間的電壓信號，一般能量很小，無法直接推動激振器，必須經(jīng)過功率放大器進(jìn)行功率放大后轉(zhuǎn)換為具有足夠能量的電信號，驅(qū)動激振器工作。根據(jù)負(fù)反響類型不同，功率放大器分為定電壓功率放大器和定電流功率放大器。1激振器系統(tǒng)第7章信號測量7.4鼓勵裝置1激振器系統(tǒng)第7章信號測量7.4鼓勵裝置〔3〕激振器1激振器系統(tǒng)不同激振器的用途不同，在模態(tài)實驗中，常用電動力式和電動液壓式激振器。電動力式激振器根本原理是電磁感應(yīng)定律，通電導(dǎo)體在磁場中受力，將由功率放大器提供的鼓勵電信號轉(zhuǎn)換為激振力信號。電動力式激振器具有頻率范圍大(上限30kHz，下限1～3Hz)，激振力幅值、頻率及相位易調(diào)等優(yōu)點。第7章信號測量7.4鼓勵裝置〔3〕激振器1激振器系統(tǒng)電動液壓式激振器是一種電控制、液壓驅(qū)動的激振器，結(jié)構(gòu)要比電動式激振器復(fù)雜得多。它由電動局部、液壓驅(qū)動局部和激振局部組成。工作原理是，經(jīng)功率放大器放大的鼓勵信號送至電動局部，經(jīng)液壓驅(qū)動局部將激振力放大。電動液壓式激振器是一種大型激振設(shè)備，可承受幾千牛頓的預(yù)壓力和高達(dá)幾百千牛頓的激振力。第7章信號測量7.4鼓勵裝置2沖擊錘沖擊錘又稱力錘，是模態(tài)實驗中另一種常用的鼓勵裝置。目前沖擊錘多用于SISO參數(shù)識別方法中。錘擊鼓勵提供的是一種瞬態(tài)鼓勵，這種鼓勵只需一把沖擊錘即可實現(xiàn)，比激振器系統(tǒng)要簡單得多。第7章信號測量7.4鼓勵裝置2沖擊錘沖擊錘錘帽可更換，以得到不同的沖擊力譜。沖擊錘錘頭可有不同的重量，以得到不同能量的鼓勵信號。對普通結(jié)構(gòu)，用SISO頻域法做參數(shù)識別時，使用沖擊錘一般能得到相當(dāng)滿意的結(jié)果。加之鼓勵設(shè)備簡單，價格低廉，使用方便，對工作環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)，特別適于現(xiàn)場測試，故一般工程測試單位中均將錘擊鼓勵作為優(yōu)先考慮的鼓勵方式之一。第7章信號測量7.4鼓勵裝置2沖擊錘通常力錘難以對大型結(jié)構(gòu)進(jìn)行鼓勵,原因在于鼓勵力的能量太小。東方所的彈性聚能力錘主體采用鋼材料制成,力錘的頭部用橡膠制成,在錘頭和錘柄之間的彈簧裝置,使力的持續(xù)時間到達(dá)20ms以上，鼓勵力可達(dá)5～12.5噸。由于較大的鼓勵力,力的能量也就足夠大以激起橋梁的振動。又因為鼓勵力的持續(xù)時間較長,使鼓勵力的能量集中于低頻。這種鼓勵力那么非常適合于大型低頻結(jié)構(gòu)的模態(tài)試驗。第7章信號測量7.4鼓勵裝置3階躍鼓勵裝置階躍鼓勵是模態(tài)實驗中特有的一種鼓勵方式，它是通過突加或突卸力載荷(或位移)實現(xiàn)對系統(tǒng)的瞬態(tài)鼓勵。如使用剛度大、重量輕的纜索拉緊被測結(jié)構(gòu)某一局部，突然釋放纜索中的拉力，形成系統(tǒng)的一個階躍鼓勵。階躍鼓勵的特點：能量大；鼓勵高頻成分少。故適用于大型、重型結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析。第7章信號測量7.5鼓勵信號了解鼓勵信號是進(jìn)行實驗?zāi)B(tài)分析的重要環(huán)節(jié)。在制定模態(tài)實驗方案時，必須根據(jù)被測結(jié)構(gòu)特點、測試環(huán)境、現(xiàn)有儀器條件、測試精度等諸方面選用適宜的鼓勵信號。有時需要選擇幾種鼓勵方式進(jìn)行試測，以確定最優(yōu)鼓勵信號。模態(tài)實驗中往往由于鼓勵信號選擇不當(dāng)而無法收到滿意的測試效果。模態(tài)實驗中常用的鼓勵信號分為穩(wěn)態(tài)正弦信號、純隨機(jī)信號、周期信號和瞬態(tài)信號。第7章信號測量7.5鼓勵信號1穩(wěn)態(tài)正弦信號穩(wěn)態(tài)正弦信號是模態(tài)實驗最早采用的一種鼓勵信號。通過緩慢改變正弦信號的頻率，可激發(fā)出系統(tǒng)的各階主振動。頻率的變化必須足夠慢，以使結(jié)構(gòu)響應(yīng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)。另外，還應(yīng)注意，在共振區(qū)附近，信號頻率改變量要??；而在非共振區(qū)，信號頻率可以改變得多一些。一般在測試時，先初步掃頻，根據(jù)響應(yīng)確定系統(tǒng)的幾個共振峰，再仔細(xì)掃頻，獲得詳細(xì)鼓勵與響應(yīng)數(shù)據(jù)。第7章信號測量7.5鼓勵信號穩(wěn)態(tài)正弦信號的優(yōu)點是：鼓勵能量能集中在單一頻率上，測量信號具有很高的信噪比，因而測試精度很高；信號的頻率和幅值易于控制。1穩(wěn)態(tài)正弦信號第7章信號測量7.5鼓勵信號2純隨機(jī)信號純隨機(jī)信號又稱白噪聲信號。理論上的純隨機(jī)信號是具有高斯分布的白噪聲，在整個時間歷程上都是隨機(jī)的，不具有周期性。頻率域上是一條平直的直線，包含0～∞的頻率成分，且任何頻率成分所包含的能量相等。

第7章信號測量7.5鼓勵信號第7章信號測量7.5鼓勵信號

3瞬態(tài)信號

由于瞬態(tài)信號包含較寬的鼓勵力頻率成分，且頻率成分比較容易控制，故瞬態(tài)信號是模態(tài)實驗中采用的主要鼓勵方式之一。〔1〕掃頻正弦猝發(fā)信號以快速掃頻正弦信號作為鼓勵信號，并取其掃頻周期為猝發(fā)鼓勵時間，便獲得掃頻正弦猝發(fā)信號。第7章信號測量7.5鼓勵信號

3瞬態(tài)信號

〔1〕掃頻正弦猝發(fā)信號掃頻正弦猝發(fā)信號快速掃頻正弦信號第7章信號測量7.5鼓勵信號

3瞬態(tài)信號

〔2〕隨機(jī)猝發(fā)信號以周期隨機(jī)信號作為鼓勵信號，并取周期信號的周期作為猝發(fā)鼓勵的時間，即可獲得隨機(jī)猝發(fā)信號。隨機(jī)猝發(fā)信號第7章信號測量7.5鼓勵信號

3瞬態(tài)信號

〔2〕沖擊信號沖擊信號又稱脈沖信號，沖擊錘(力錘)是產(chǎn)生脈沖鼓勵最常用的鼓勵裝置。沖擊信號的時間歷程見圖。第7章信號測量7.5鼓勵信號

3瞬態(tài)信號

〔2〕沖擊信號沖擊信號的頻率成分和能量可大致控制，試驗周期短，無泄漏，但信噪比差，特別是對大型結(jié)構(gòu)，沖擊錘產(chǎn)生的鼓勵能量往往缺乏以激起足夠大的響應(yīng)信號。即使如此，沖擊鼓勵仍不失為一種簡單實用的鼓勵方式。第7章信號測量7.6測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)負(fù)責(zé)將被測機(jī)械量采集下來，轉(zhuǎn)換成某種電信號，經(jīng)前置放大和微積分變換，變成可供分析儀器使用的與機(jī)械量對應(yīng)的電壓信號或數(shù)字信號。測量系統(tǒng)由傳感器及其配套測量電路組成，如以以下圖。第7章信號測量7.6測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)是整個動態(tài)測試系統(tǒng)的根本環(huán)節(jié)之一，直接關(guān)系到試驗的成敗和精度。選擇測量系統(tǒng)要考慮試驗要求的頻率范圍、幅值量級、測量參數(shù)(位移、速度、加速度、力、應(yīng)變等)及試驗環(huán)境、測試條件等多種因素。測量系統(tǒng)中傳感器是非常重要的一環(huán)。傳感器有很多種分類方法，如根據(jù)與被測結(jié)構(gòu)的接觸方式不同，分為：接觸式和非接觸式兩種；根據(jù)測試信號不同，分為力、響應(yīng)傳感器；根據(jù)傳感器換能方式不同，分為壓電、渦流等。第7章信號測量7.6測量系統(tǒng)模態(tài)實驗中常用壓電式力傳感器和壓電式加速度傳感器，屬于接觸式傳感器，與之配套的測量放大器是電荷放大器。第7章信號測量7.7傳感器1引言人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息如溫度、氣味等，必須借助感覺器官。而單靠感官，在研究自然現(xiàn)象或規(guī)律時其功能及精確度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。此時需要借助傳感器〔能夠感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置〕，可以認(rèn)為傳感器是人類五官的延長〔電五官〕。傳感器的定義包含以下幾方面的意思：傳感器是測量裝置，能完成檢測任務(wù)；第7章信號測量7.7傳感器輸入量是某一被測量；輸出量是某種物理量〔電物理量〕，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、顯示和處理；輸入與輸出有特定的對應(yīng)關(guān)系。在利用信息的過程中，首先要解決的就是要獲取準(zhǔn)確可靠的信息，而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領(lǐng)域中信息的主要的途徑和手段。

1引言第7章信號測量7.7傳感器1引言第7章信號測量7.7傳感器傳感器通常由敏感元件〔直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關(guān)系的某一物理量的元件〕、轉(zhuǎn)換元件〔將敏感元件的輸出作為輸入，它將輸入轉(zhuǎn)換成電路參量〕、根本轉(zhuǎn)換電路〔對轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換成的電路參量轉(zhuǎn)換成電量輸出〕三局部組成。組成框圖如下：1引言敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路被測量電量第7章信號測量7.7傳感器有些傳感器很簡單，最簡單的傳感器就由一個敏感元件組成，如溫度計、熱電偶。再有些傳感器，如壓電式的加速度傳感器由敏感元件〔質(zhì)量塊〕和轉(zhuǎn)換元件〔壓電晶體〕組成。因壓電晶體的輸出已經(jīng)是電量，故無需轉(zhuǎn)換電路。而有些傳感器的轉(zhuǎn)換元件不只一個，要經(jīng)過假設(shè)干次轉(zhuǎn)換。1引言第7章信號測量7.7傳感器傳感器的特性主要是輸入與輸出之間的關(guān)系。另外還有使用條件、使用環(huán)境、使用要求等有關(guān)的特性。下面主要介紹傳感器的靜特性〔被測量處于穩(wěn)定狀態(tài)時的輸出輸入關(guān)系〕：線性度傳感器的輸出輸入關(guān)系或多或少地存在非線性問題。2傳感器特性第7章信號測量7.7傳感器在不考慮遲滯、蠕變、不穩(wěn)定性等因素的情況下，其輸入輸出可用以下多項式表示：2傳感器特性式中：

y-輸出量；x-輸入量；

a0-零點輸出；

a1-理論靈敏度；

a2，…非線性項系數(shù)。

線性度第7章信號測量7.7傳感器特性曲線可實際測試獲得，在獲得特性曲線之后，可以說問題已經(jīng)得到解決。但是為了標(biāo)定和數(shù)據(jù)處理的方便，希望得到線性關(guān)系。一般在非線性不太大的情況下，總是采用直線擬合的方法來線性化。目前常用的擬合方法有：理論擬合；過零旋轉(zhuǎn)擬合；端點連線擬合；端點連線平移擬合；最小二乘擬合等。2傳感器特性

線性度第7章信號測量7.7傳感器最簡單常用的是理論擬合：2傳感器特性

線性度第7章信號測量7.7傳感器2傳感器特性設(shè)傳感器滿量程的輸出量為Um,那么傳感器的線性度為：

線性度線性度應(yīng)愈小愈好。線性范圍：在誤差范圍內(nèi)，傳感器的測量振動量范圍。最低可測振動幅值取決于傳感器的分辨率，最高可測振動幅值取決于傳感器的結(jié)構(gòu)特性。

頻率范圍：在允許的誤差范圍可測量頻率。第7章信號測量7.7傳感器

遲滯特性2傳感器特性傳感器在正〔輸入量增大〕反〔輸入量減少〕行程中輸出輸入曲線不重合，稱為遲滯。遲滯特性曲線由試驗測得，如以以下圖：第7章信號測量7.7傳感器

可重復(fù)性2傳感器特性可重復(fù)性是指傳感器在輸入按同一方向連續(xù)屢次變動時所得特性曲線一致性的程度。第7章信號測量7.7傳感器

靈敏度2傳感器特性傳感器輸出的變化量Dy與引起該變化量的輸入變化量Dx之比即為其靜態(tài)靈敏度。如測振傳感器，其靈敏度是指輸出的電量〔如電壓〕與其所感受的機(jī)械量〔如振幅、速度、加速度〕變化量之比。其實傳感器輸出曲線的斜率就是其靈敏度。第7章信號測量7.7傳感器

靈敏度2傳感器特性如測振傳感器，其設(shè)輸入的振動為：輸出的電壓信號為：式中j為輸出信號u與被測振動量x的相位滯后，稱之為相移。那么其靈敏度為：第7章信號測量7.7傳感器

靈敏度2傳感器特性與靈敏度有直接關(guān)系的是分辨率〔分辨力〕。分辨率是指輸出的電量的變化量Du可以識別時，輸出振動量的最小變化量Dx〔指傳感器能檢測到的最小的輸入增量〕。Dx越小說明分辨率越高。有些傳感器，當(dāng)輸入量連續(xù)變化時，輸出量只作階梯變化，那么分辨力就是輸出量的每個“階梯〞所代表的輸入量的大小。第7章信號測量7.7傳感器

靈敏度2傳感器特性顯然，靈敏度越高，那么分辨率那么越高。因此，為了測量微小的幅值變化，要求傳感器有較高的靈敏度或分辨率。但注意，確定靈敏度時應(yīng)考慮在該靈敏度下的信躁比，片面追求靈敏度，將會造成信躁比的下降。傳感器的靈敏度應(yīng)是常量〔線性度〕。第7章信號測量7.7傳感器

穩(wěn)定性2傳感器特性穩(wěn)定性是指傳感器在長時間工作的情況下輸出量變化的情況，也稱為長時間工作穩(wěn)定性或零點漂移。傳感器對于外界干擾抵抗能力的大小，如振動、電磁、沖擊、潮濕等，稱為抗干擾穩(wěn)定性。第7章信號測量7.7傳感器3壓電式傳感器某些晶體材料〔例如天然石英晶體和人工極化陶瓷等〕在承受一定方向的外力或變形時，其晶面或極化面上會產(chǎn)生電荷，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。利用這種原理制成的傳感器稱為壓電式傳感器〔力、響應(yīng)〕。壓電式傳感器的關(guān)鍵元件是壓電晶體，利用壓電晶體的壓電效應(yīng)，將機(jī)械量(力、加速度)轉(zhuǎn)換為電荷量，經(jīng)電荷放大器放大并以電壓量輸出。第7章信號測量7.7傳感器3壓電式傳感器壓電式傳感器結(jié)構(gòu)原理圖：xmMbakqxrPca第7章信號測量7.7傳感器3壓電式傳感器慣性式接受電荷放大器壓電式變換動壓力Pxqu電荷電壓信號第7章信號測量7.7傳感器3壓電式傳感器

壓電加速度傳感器的電荷輸出幅值q正比于被測物體的加速度幅值a，即定義為壓電速度傳感器的靈敏度。電荷靈敏度的含義是：對應(yīng)于每一單位簡諧加速度〔m·S-2〕的輸入，傳感器同頻率簡諧電荷量〔pC〕的輸出。第7章信號測量7.7傳感器3壓電式傳感器電荷靈敏度是壓電式傳感器的最重要性能參數(shù)，是我們選用傳感器的依據(jù)。其靈敏度很大程度上取決于質(zhì)量塊的大小。加速度傳感器的輸出為低電平、高阻抗信號，需要進(jìn)行調(diào)理。但目前已有將調(diào)理電路集成在傳感器內(nèi)的一體化加速度傳感器。加速度傳感器具有以下優(yōu)點：

測量頻率范圍寬；

尺寸小，重量輕；第7章信號測量7.7傳感器3壓電式傳感器加速度傳感器具有以下優(yōu)點：

將調(diào)理電路一體化后，幾乎可全部涵蓋速度傳感器可測的范圍和場合;

線性度好,靈敏度高,性能穩(wěn)定等。加速度傳感器具有以下缺點：

一般需要信號調(diào)理；

低頻特性不好。壓電式加速度傳感器屬于接觸式、慣性式、絕對式傳感器，直接被固定在被測物體上。要求滿足跟隨條件。第7章信號測量7.7傳感器4電渦流傳感器電渦流傳感器〔趨近式探頭〕屬于一種非接觸式傳感器。其工作原理基于電渦流效應(yīng)，如以以下圖。u磁芯線圈被測物體第7章信號測量7.7傳感器4電渦流傳感器線圈中通以交流電流那么產(chǎn)生交變磁通。當(dāng)被測物體外表靠近線圈時，交變磁通在物體外表感應(yīng)出電渦流。此電渦流又產(chǎn)生磁通，其總是阻礙原磁通變化，從而改變了線圈中的電感。u磁芯線圈被測物體在被測物體材料確定后，電感的變化只與距離的大小有關(guān)。通過測量電路將電感隨距離的變化轉(zhuǎn)化為電壓隨距離的變化。第7章信號測量7.7傳感器4電渦流傳感器電渦流傳感器具有以下優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單可靠；抗干擾能力強(qiáng)，對工作環(huán)境要求不高；分辨率較高〔如測量位移時可精確到0.1mm〕;測量頻率范圍寬；測量精度高，穩(wěn)定性好。但也具有以下缺點：安裝要求高；必須提供外加電源；輸出信號中包含一直流偏量〔通常-8v〕，會影響測量靈敏度；需在機(jī)器某一部位加工安裝孔。第7章信號測量7.8傳感器的標(biāo)定第7章信號測量7.8傳感器的標(biāo)定就是通過試驗確立傳感器的輸入量和輸出量之間的關(guān)系〔確定傳感器的性能指標(biāo)〕；同時也確定出不同使用條件下的誤差關(guān)系〔明確性能指標(biāo)的適用條件〕。標(biāo)定的根本方法是將的被測量〔標(biāo)準(zhǔn)量〕輸入到待標(biāo)定的傳感器，同時得到傳感器的輸出量〔測量量〕；對所獲得的傳感器輸入量和輸出量進(jìn)行處理和比較，從而得到一系列表征兩者關(guān)系的標(biāo)定曲線。從而得到傳感器性能指標(biāo)的實測結(jié)果。第7章信號測量7.8傳感器的標(biāo)定1力傳感器標(biāo)定最簡單的力標(biāo)定設(shè)備是各種測力砝碼。以以以下圖給出了一種杠桿式力傳感器標(biāo)定原理圖第7章信號測量7.8傳感器的標(biāo)定2振動標(biāo)定設(shè)備利用振動臺進(jìn)行標(biāo)定時，其關(guān)鍵是精確測量振動臺在正弦信號鼓勵下的振幅值。測量振幅值可采用顯微鏡直接觀察振動臺確定點或面的運動距離；也可采用激光干預(yù)法〔邁克爾遜干預(yù)儀〕，其測量鏡感受振動臺的振幅值并與固定的參考鏡反射相干預(yù)而產(chǎn)生干預(yù)條紋。前者使用于0.01mm以上的