技术与应用
发布日期：2020-01-17 16:06 浏览次数：次
（7-1）零点漂移
测量冲击波形时，测量系统的低频特性也就是冲击波形的脉冲振幅T与测量系统的输入时间常数τ之比尤为重要。
图1是电压放大器输入时的等价电路，可以理解成时间常数τ=Crin的高通滤波器。对于脉冲振幅T，时间参数τ非常大时并不会产生测量误差，但如果时间常数τ很小对于脉冲振幅T来说，不能保持峰值并会以指数函数衰减。
这里将单个半正弦波添加到图1的电路后，任意的瞬间值可由以下公式表示。
关于有代表性的时间常数，将上记公式图形化后可得出下记公式。式中可以得知τ/T变小的话，峰值的误差就会响应变大。为了将峰值的误差控制在5%以下需要保证τ/T≧7，或者控制在2%以下需要保证τ/T≧16。
同样，将单个矩形波形添加到图1的电路后，瞬时值如下表示：
图形化后如上记公式所示。其中可以得出，为了将峰值误差控制在5%以下，需要保证时间常数τ/T≧20，或者控制在2%以下，需要保证时间常数τ/T≧50。
另外，使用电荷放大器时，测量系统的低频特性只由电荷放大器而定。时间常数按照反馈电容Cf与反馈电阻Rf的乘积来算，也就是τ=CfRf计算后，也可得到同样的结果。
这里举例说明，T=50ms的单个半正弦波的冲击波形，按照2%的精度测量峰值的情况。测量系统的输入电容（传感器本身+电缆电容+放大器的输入电容）1500pF时的电压放大器的输入电阻，按照τ/T=16，如下公式所示。
如果放大器的输入电阻为100MΩ时，则如下：
可以选择加大静态电容8000-1500=6500PF，或者可以延长相应长度的电缆。但传感器的输出电压如下所示，并以此比例变小。
另外，内置前置放大器型加速度传感器，低频截至频率为ωc，输入时间常数τ可以通过以下公式求得。
（7-2）振铃
一般来说在制作压电型加速度传感器时会将衰减比h降到最低。（h＜0.01）因此受到冲击后传感器的固有共振频率加剧，冲击的波形会叠加在原始振铃之上。传感器容易产生零点漂移，这将限制低频段的测试精度。与之相对应的是，多余的振铃信号将会影响到高频段的测试精度。
振铃的振幅大小由冲击波形的脉冲振幅T和加速度传感器的固有共振频率的周期Tn之比，也就是Tn/T的值决定。
图3是关于单个半正弦波对于代表性的衰减比h，Tn/T的值发生变化时的振铃程度。由此得知Tn/T的值变小时引发振铃，误差也会相应变小。
为了降低振铃的影响，需要使用固有共振频率高的传感器。如果是单个半正弦波以及单个三角波冲击波的话，峰值的误差控制在10%以内需要固有共振频率的周期Tn在1/5T以下。控制在5%以内需要1/10T以下。例如，测量具有200μs脉冲振幅的冲击波，并将误差控制在10%以内的话，需要传感器的周期Tn在40μs以下，也就是需要25kHz以上的固有共振频率。控制在5%以内的话，需要50kHz以上的传感器。如果是冲击波完整的半正弦波或三角波的话，按照这个标准是可行的。但如果冲击波失真的话，由于其高次谐波成分传感器的固有共振频率有可能加剧，因此传感器选用固有共振频率高且有高频余量的比较稳妥。
降低振铃影响的另一个方法，选择12dB/oct或18dB/oct的低通滤波器，其截至频率为振铃频率即传感器固有共振频率约一半，通过低通滤波使其衰减。
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