1、中华人民共和国国家标准振动与冲击传感器的校准方法基本概念再1cthodsfor thc (,alibration of ,ibration and shock pick-ups asic concepts GB/T 1 3823. 1 - 93 木标准TF放采用国际标准ISO:5347/0-987(振23JJJ冲击传感器的校准方法第:1部分J基牛;概， ，Ii:、/11 主题内容与适用范围千二丰J;111规定(11线运功(_，I移、速度和加速度传感器(以F简称传感器)应校准的主要特性和白关卡2月IYJ f大的在牛;概念。斗4标准适用I具旬电世输出的传感器的校准中机、j不边用于测量旋转远动和惯性
2、导航用加速度传感器的校准。2 引用标准(B/T 2293机械振动与冲占术语(;g 7665 传感器通)jj术tj.3 术语本标附;I t 1除JI)jj了GB/T2298和GB7665巾的术语外，还规定了下列术语。3- 1 J放响应effective respon时I一传感器灵敏轴方向上咱由输入的机械振动或冲击所引起的传感楞的响应。这种晌向是正确使用传Jd23进行测坠，取得可靠数据所期望的。3-2币L1贞响应叩UrIOUSrespon附在使1IJ1专感黯测fit机械振动或冲击时.由同时存在的其他物理因素所引起的传感器的响应。这种响山是|一扰IHi而测?茸的.是不期望的。3.3 参号灵敏度ref
3、erence sensitivity 在二约定的参考频草和参考幅值下传感器的灵敏皮值。4 校准的主要特性4. 1 主要特性的分类专感路1占2校准的主要特性可分为高效响应和乱真响应两类。4. 1- 1 有效响应主要有:a 灵敏)主;b 幅频呐附和相频响应zC. 非线性度。国家技术监督局1993-06-11批准1994-03-01实施59 4.1.2 乱真UjjJ0主要有:a. 温度Ujj应;b. 瞬变温度关敏度4 横向灵敏度;d. 旋转运动灵敏度ze 基应用交关敏度;f 磁关敏度;g. 安装力知灵敏度;h 对特殊f个境的响应。4.2 有效响应4.2.1灵t故!芷GB/T 13823.1-93 吐
4、量情况下.传感器的灵敏度是指幅值灵敏度.而不考虑机1位关系。在正弦振动发生器上，使传感器的灵敏辅与振动方向致，而培共输出电二监和lIil f i号!这悟的村lfffl.振动量，求出其比值，便可确定传感器的*-敏度。4.2.2 幅频呐!屯和相频响应在输入的机械振动量值不变的情况下，传感器输出屯茧的幅t随振动频半的变化称为幅射1响应n而输出电量的相忧随振动频率的变化，称为相颇响应。在工作频段内连续地改变振动频率，且维持输入的机械振动量中国值不变.I可时现测传应器的输Jl1.使叮测定幅频响应。若同时测量传感器输出电量与输入机愤振动Jt且间的相位羌，则又fi测定阳切!响!泣。一般情况下，只要求知道幅频
5、响应。在接近传感器|、下限颇学处使用传感器，或有要求iJ.J.则必均知道相频响限。4. 2. 3 非线性度在给远的频率和幅值范罔内，输出量与输入量成正比Bt.称为线性变化实队、怜!这22的位泊结果气线性变化偏离的程度，称为该传感器的线性度。在巾最小值到最大值的传感器动态范围内，逐渐增大输入的机械振动眩，同时测J1t传感器输出师们的变化，便可测定传感器的输出值与线性输出值的偏差量。在使用正弦振动发生器进行测定H才.口JE传感器的工作频率范围内选定几个频率进行，以覆盖传感器整个动态范剧。.置在传感器动态范围的1:限附近传感器的输出值与线性值的偏是世最大所允许的偏差氓取决于具体测量的要求。4. 3
6、乱真响应4. 3- 1 温度响应传感器灵敏度随温度的变化，称为传感器的温度UjJ顷。用测试温度F的关敏度与室温|的灵敏1主之注相对于室温灵敏度的百分数来表示。4. 3- 1.1 jJH常用比较法进行温度响应测试何测试时.被视l传感器与标准传感器|叶轴问。性地安装到指iJj发生器上iJJi测传感器放在JJn温箱内，而标准传感器可放在加温箱外，也可在采取保护价施JI放在UI1i品箱内，但必须保证在整?测试过程巾，在规定的温度下标准传感器的关敏度的变化小超过2/11们将机、ift传感器放在加温箱内进行温度响应测试时，只能在巳知标准传感器温度响应的混度范围内进行。对测试用振动发生器和夹具应进行挑选.以
7、保证在测试频率点L.振动发叶飞器的陆lizjjE功1t 1 , f 25% .被校传感器与标准传感器之间的相对运动口J以忽略。4. 3- 1.2 对i能响应零频加速度的传感器.需在温度的仁、下限分别;mirl比平点偏ftI止14. 3- 1.3 对f内阻厄值比l陆界阻尼f在大10%的传感器及动图式传感器.附在恪个频段l均气少应止jJlj7、频率点.在除室温以外的四种i温度1、用相同的振幅进行测试。4.3.1.4 对一压电传感器，在最高测试i且度下稳定之后，成测其内电容和电l组uF7洲仰IiJI i.J也问1L.低到.s .jI) G/T 1 3823. 1 -93 眩目。l配套信号运调立的低频
8、响应.四1/应在i去温度进行低频响应测试4. 3- 1.5 高温不l:Z,;!j U户l传感器坟与之配套的信叮适i时1Uvim成的整个系缆的眼Ai和稳定竹.nl 1d也影响传感糕的低频响应，因此应付整个系统进行测试10:)m若卜个测试顿，芋，以保证眨好地给H1r晶度可CJh:20 4.3.2 压电传感器的瞬变t白皮灵政度!l1热释屯放!i1的传感器在瞬变泪I主作用下将产生电输出，该输出的最大伯与传感器灵l此度和A度改变过病积的比fj称为瞬变温度H度。4. 3- 2. 1 Jic电传感EEfEl瞬变温度作用卡均生热释屯输lU.其值取决J构成晶体的材料和传感22结构型式，只十-频率远低f1 Hz。
9、由于大多数信号适调仪的低频特性不够低.所以传感器热伴电输出的主要成分将被滤除。因此最终的热称电输出值取决于温度变化束和l传感:l与1;，号适调仪配套之川的特性。4.3.2.2 应当川实际情况下与传感拇配套的们号j;i月11 VJ，但定的的频率驱动两个离心机时，则被校加速度计以小离心机的角频率相对F大离心机的轴改变且，儿敏电Il1r1 ，在任意J刽t沿被校加速度)1灵敏轴方向作用的加速度分量的计1?公式1，a = rl)气。约(pt)十r(士p)2(16 ) 式中沿制ii校加座皮il灵敏铀方向作用的加速度分量.m/s2:r , 附离心机轴心间的距离，m: 大离心机的角频率，rad/sj 小离心机
10、相对F大离心机的角都l萃，rad/s;(._-0-)1词，S; p 被校加速度计质tt块的质心到小离心机轴心的NEi岗，m，在17叫】同向时，最们J困中取正号，反之取负号。在与叽大小相等，方向相反Bj，公共:(l巳it1的第二项变为4J，则作用到被校加速度计，K敏相l方向上的加i虫度只剩下第项，其)111公式为A a二r2COK(j.t). ( 17 ) 曲事、 、一-lZ|3 111勾心十几!反P且，rGB!T 1 3 B 2 3. 1 93 同!H这种方法时，同样在被校加速度计横向灵敏轴!J向1-.在加速度作用，冈比巴不边用于校推横1日IA坡度大的加速度计。5.2.3.4 倾斜校i任主;但
11、倾斜校1ft支架是和l闲地球重力场对具有苓频响应的线性讪j虫皮il进行，!;否?向对校准的种装Yf.见时校准fl.j电被校加速度计装在倾斜文架旋转臂根部的平台立，被校加速度汁的灵敏轴IJ脱转臂门口J此.此时附旋转臂方rtT的加速度分坠的计算公式为1a = gCO,:; . . . . . . . ( l吕)j rl-1: l 叶T旋转肾J与内的加速度分i过，m/，-一当地地球道为场1m速度值.m/只2-4 臂向上J地球王在)J场方向|町的夹角，()18()o. 且可在一gJ十gI-J范阁l与变化句见快I.L 1800 剧。|到4倾斜较准支架5.2.4 冲占校1ft法大多数冲占绝对校准法是占H速
12、度改变原理进行的，这足问为边度是个使于川l坡的物理咕。将被中.f专感器旧走在以某#形式支撑并处于静止不动的础子上，以某种类型的锥子撞击帖子使民产生瞬否应动。控制冲击茧的大小，使得到的速度改变量适度，不会在仪器的响用范围之外激赳很大的颇丰分挝被校的传感苦苦的质量应比帖子的质量小得多，其灵敏输网对准碰撞力的h向。在碰撞过科中日录下加述!豆汁的输出随时间的变化。直接跟踪碰撞过程，求得其末速度.即速度改变过6uo碰悔过程中帖子伏得速度是受到加速度作用的直接结果，性i此对加速度积分可得速度改变量，其计智公式为.f ) t ( G 2l FEEEj u 4 . ( 19 ) 式中6速度改变量.m/s;1,
13、 开始碰撞的时刻.S ; h 结束碰撞的时刻.s ; u (1) 1m速度随时间变化的函数，m/s23f 时间，S 加速度计的输出电压e，(1)的计贷公式J，e, (1)二5，a(1) . . . . . . . . ,. ( 2门):J 1 G/T 13823.1-93 式中S，被校传感器的灵敏度.V/ (口川队斗。综合u主内式则有:I , (t)It.), =马J (工!rh公式(21)知，只要在碰撞过侄中记录下线饨加速度计的输ltln-JHfh耐J(rJ达:tiJ:r_变11;D. lf. f.t nr 付被愤传感持进行校咐。改变碰撞体的质量、垫层，改变诸如跌落高度、空气压力等初始条件.
14、改变LJJ中而行的特性行关lYjjt f也物理参数，则可调整脉冲形状和持续时间。若被碰撞体口J视为线性神簧，则卖力Il速度脉冲70)、1二11以此嘈脉冲的包络商积为.4=0，637hb.其中h栩b分别为脉冲的高度和宽度。用示波器可记录F碰撞过程中加速度汁的输出随时间的变化。给尽波苦苦施加己知的Il!Jj、们可1，. 由纵坐标上得到的示值丑，可确定其比例系数.ij算公式为叫-yr一K . (二二) 同样给示波器施加一己知的时|口Ijf:j号tc r打横坐标上得到的7J值X，.，则可确定其比例系数却K2-x: .(23) 公式(21)中的积分为.l x :冉的KKIKJJydz二KK，K.，i.
15、. 川)公式(22)(24)巾Kj，K马:波器纵坐标与横坐标比例系数p，飞给示波器施加的己知电压1.1号，V;Y, 示波器Y袖的示值，恪3 给示波器施加的已知时IJ信号川X , 示波器X轴的示值，恪$ 单位转换的比例系数;XX . 碰撞升始相结束时对应的横坐标;A 叫器上记录下的而积，叫:131d元，cmzo将公式(24)代入公式(21)中.则有c KKjK2A 、一二- r .1l . . ( ,-. 有多种h法可用米对所记录下的讪j主度时间历程进行积分，以求得丽i积A.上述h法是基I在所研究的频率范围内被校传感器的颇卒响成是线性的，否则将带来i足足片Ij fl 方法确定的是单值灵敏度，无法
16、给出任何有关幅颇响WlfX相频晌贱的信息。月种经市应用的冲击绝对校准法.u冲Ji力法。它是以经过静态校准井固定在时lfl111J!行岱JP作为基准，时它测出冲击过程中冲击力的大小。被校加速度计与落锤固定在起.山嘿个恪饨的Ir: j :，川和冲击力F.恨据牛顿第二定律便口I求出冲击加速度二F/川，从而I对加速度f进行rZfj . 5.3 比较校准法将k述绝对校准法校准过的标准传感器作为传递标准，就可对般的l:jjOJHlt;感和斗11l比较山ij行校准c通常将际准传感器与被校传感器背靠背地中固地固定到振动发生将|-fltLFSr主制iir;J 1h ;:.i;守III !同个传感器都公线性的，则
17、削1)世两个传感器的输出几和X，xiill)ml执个输出i叶之比，川口J11 j I问斤11flJJG !T 1 38 2 3 , 1-93 器的灵敏度.)1求得被校传感器的灵敏!主儿，于tI)公式为nx2n u?;XI U1 .,. (二l如果知道标准传感器的相位响应.又能测出Y1和1)C的中11W关系.)lJ rJJj呼江部(R.城I211 对于比较校准来说.wiM吃开5尖真度利|横向振动的影响较给M.主个E 1)U校传感拌匀1;)、叫它的感;f;卅jf量问-振动参数时尤为如此。在进行比较校准U，f股使用经过仔细测试的性能良好的电动振动发生器和fTIFfT式的标iWj专!出器，将怀准传感器
18、凶走到振动发生器上，而被校传感器被固定在标准传感附l工端的校11t1M J. (高柑jI交进行校准时，被校传感器的质量对标准传感器的频率响应有影响因此.)1先)，Mf，);!J:传感EPNjQ1载1(1进行校准.然后在对被校传感桥进行校准时予以修正。丰丰采用特制的直接安装在振动发生器Z;JJ阳之内的标准传感器，将它与外接的训!ljJLt控制仪21战成川环扣制11路，则可在连续改变振动频率时使振动发牛器台面的加速度保待tu:泣。在，l!f辛庄续交UI甘1111，:用电平记录仪记录F被校传感器输出的变化.则可得到它的li高频11町、王lltr也.)主义FiTIlitf哇f-: 5i; fl拙的比较
19、校准法心这种方法对校准压电传感器尤为适)L也月1随机振动作激励tt.并精确地测进被校传感器l.j标准加速度叶之间的传递闲敦.旧妃宁:测千古系统和分析方法处理数据.同样叮对被校传感器进行校捕，这种办法也属I比较JlLr勺i1二ft卡EI白:相比.巳的优点是z能给出一个近似连续的校准频i号能得到l完整的灵敏度数据包括幅顺UlJ;V栩栩帧峙18.数据J: 不需要纯正弦激励p用计算和记ik输入和l输山。IJ事i普及相关函数的1r法，可评价校J枉过11LNjhEIIT.能击JE，t完整的曲线和列表给出试验结果;校准时间颊。右将被校传感器与标准传感器背靠背地|司轴地安装在忡占梭I1r装忧t.使它们iR受州Iiir:J il ，11;巨功，则可;目标准传感器的输出作为基准，采时比较法对被校传感器进行冲击比较校准J王仲校准厅i去电Xi标准传感器的非线性度有较高的要求.其精确度主要取决于标准传感器G附加说明:本标准向全国机帧振动与冲til-标准化技术委员会提出并归口。本标准由航空航天工业部五一-所负责起草。本标准宅要起草人郭营JiI。5O
