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加速度传感器选择校准参考频率点的注意事项

 大家可能注意到过,加速度计校准通常会选择100Hz或者159Hz作为参考频率点。那么第一个问题来了:

  1 为什么选择100Hz或者159Hz而不是更简单的1Hz或者1000Hz呢?

  计量人员、制造商更倾向参考点在100Hz-159Hz范围内,是因为这个范围落在了大多数传感器的平坦响应频率区域内。理想的参考频率是校准中具有最小的不确定度,并且响应是平坦的。不论是传感器频率响应的最高点还是最低点,不确定度都会增加。低频的不确定度是来自例如由于在大的位移下电缆的移动增加造成的摩擦起电,和在相对高频点激励幅值的降低。在高频处,影响来自诸如传感器自身的动态(如接头谐振),或来自校准硬件的不确定度的影响,激振器的横向运动随频率也在增加。参考频率点具有小不确定度,允许更严格的名义灵敏度和频率响应规格。考虑到使用中频作为我们的参考点,通常使用100Hz 和159 Hz。

  2 该如何选择100Hz还是159Hz作为校准传感器的参考点呢?

  这个问题的答案很简单,您可以参考制造商的规格表,或咨询制造商相关具体细节。制造商一般在名义灵敏度(Nominal Sensitivity)的频率误差中指定了一个具体的频率点。这个频率就是我们通常校准的参考频率点。如下图所示:

传感器

  美国一般使用100Hz,因为是整数,且校准的不确定度小。欧洲和中国一般用159Hz。在某些情况下,例如地震型传感器(传感器具有高输出和有限频率范围),参考频率点一般定义为10Hz。

  3 为什么是159Hz?

  因为欧洲和中国的电源频率是50Hz,而美国是60Hz。100Hz是50Hz的谐波,所以欧洲和中国就会避开电源工频的倍数,采用159Hz,这样不受工频噪音干扰,以提高数据可靠性。另外159.2Hz还跟一个有趣的现象有关。加速度,速度和位移之间的转换方程,可以简化如下:

传感器

  这里X 代表 位移,V代表速度,A代表加速度,ω 角频率=2πf。 

  当频率等于159.2时,角频率2πf=1000,这就是意味着在位移转换成速度,或速度转换到加速度可以很容易的完成,只要简单的每个连续的步骤都乘以1000就可以了。

  来源:赛斯维传感器网


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