一种利用中频振动台标定速度传感器的方法
振动加速度传感器灵敏度校准流程方法
振动加速度传感器灵敏度校准流程方法Calibrating the sensitivity of a vibration accelerometer sensor is crucial in ensuring accurate and reliable measurements. The sensitivity of the sensor determines its ability to detect small changes or vibrations in acceleration, making it important to calibrate it properly.传感器振动加速度的灵敏度校准对于确保准确可靠的测量非常重要。
传感器的灵敏度决定了它检测加速度小变化或振动的能力，因此正确校准非常重要。
There are several methods for calibrating the sensitivity of a vibration accelerometer sensor. One common method is the use of a known calibration reference, such as a shaker table, to simulate specific levels of acceleration and compare the sensor's output to the known reference. This method allows for the precise adjustment of the sensor's sensitivity to ensure accurate measurements.有几种方法可以校准振动加速度传感器的灵敏度。
一种常见的方法是使用已知的校准参考，例如振动台，来模拟特定的加速度水平，并将传感器的输出与已知参考进行比较。
传感器的标定
武汉理工大学机电工程学院
第12章 传感器的标定
2. 静态特性标定系统 对传感器进行静态特性标定，首先要建立标定系统。一般组成： (1) 被测物理量标准发生器。如测力机、活塞式压力计、恒温 源等。 (2) 被测物理量标准测试系统。如标准力传感器、压力传感器、 标准长度——量规等。 (3) 被标定传感器所配接的信号调节器和显示、记录器等配接 仪器精度应是己知的，也作为标准测试设备。
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第12章 传感器的标定 比较法的原理简单、操作方便，对设备精度要求较低， 所以应用很广。
上图为一个用比较法标定振动传感器的示意图，将相同的运动 加在两个传感器上，比较它们的输出。在比较法中，标准传感 器是关键部件，因此它必须满足如下要求：灵敏度精度优于 0.5%，并具有长期稳定性，线性好；横向灵敏度比小于2.5%； 对环境的响应小，自振频率尽量高。
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第12章 传感器的标定
一阶传感器只有时间常数 一个参数， 二阶传感器则有固有频率 n 和阻尼比 两个参数。 传感器动态特性标定方法： 1. 阶跃响应法 对于一阶传感器，简单的方法就是测得阶跃响应之后，传感器 输出值达到最终稳定值的63.2%所经历的时间，即时间常数。 备注：为获得较可靠的结果，应记录下整个响应期间传感器的 输出值，然后利用下述方法来确定时间常数。
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第12章 传感器的标定
复现表 12-1 中这些基准点的方法是用一个内装有参考材料的 密封容器，将待标定的温度传感器的敏感元件放在伸入容器中 心位置的套管中。然后加热，使温度超过参考物质的熔点，待 物质全部熔化。随后冷却，达到三相点 ( 或凝固点 ) 后，只要同 时存在固、液、气三态或 ( 固、液态 ) 约几分钟，温度就稳定下 来，并能保持规定值不变。 对于定义固定点之间的温度，ITS-1990国际温标把温度分为4 个温区，各个温区的范围、 (1) 0.65～5.0 K间为3He或4He (2) 3.0～24.5561 K间为3He或4He (3) 13.8033 K～961.78℃ (4) 961.78℃以上为光学或光电高温计。 以上有关标准测温仪器的分度方法以及固定点之间的内插公式， ITS-1990国际温标都有明确的规定，可参考ITS-1990标准文本。
振动传感器性能测试及振动测试系统建模与性能分析实验
振动传感器性能测试及振动测试系统建模与性能分析实验一、 实验目的1. 了解各类型振动传感器的工作原理、掌握压阻式加速度传感器的动态校准过程。
2. 掌握正弦、随机振动控制的基本过程，能够根据实际情况合理设计校准过程中的参考谱。
3. 掌握振动传感器的动态校准方法并能计算出振动传感器的各项动态特性指标。
4. 了解振动测试系统的组成，掌握振动测试系统的建模方法5. 对于测试后未达到设计指标的系统，应当能够设计出动态补偿滤波器以补偿系统的动态特性。
二、实验系统组成振动测试系统由两部分组成，一部分是振动控制系统，另外一部分就是远程数据采集、处理系统。
实验系统中，振动控制系统的振动台按照预先设定的参考谱进行振动。
标准传感器和被校传感器感受相同的振动，经过相应的变送器或放大器输出的电压信号送入数据采集系统，实验工作站（包括实验者开发的数据处理软件）通过网络中的服务器获得所采集的数字信号，进行后续的动态校准、建模与性能分析工作，如图1所示。
● ● ● ● ●●实验工作站（数据处理软件）图1 振动测试系统动态校准、建模与性能分析三、实验系统工作原理1、振动控制系统工作原理振动控制系统中的振动台产生动态校准、动态测试所需的标准振动信号。
振动控制系统由振动控制仪、功率放大器、振动台和反馈传感器构成，目的是使振动台按照预先设定的参考谱进行振动。
振动控制仪安装在工控机中，振动控制信号从工控机发出，经过功率放大器对控制信号进行放大，驱动振动台振动。
而振动台的振动情况由安装在台面中心的反馈传感器获取，经过电荷放大器传送至工控机中的振动控制仪，从而形成闭环控制使振动台能够按照设定参考谱进行振动。
在振动台的夹具台面上采用背靠背方式安装标准传感器与被校传感器，这样保证了它们感受的是相同的振动信号，通过采集两个传感器的输出并将其送入实验工作站，参与实验的人员就可以在远程计算机上进行振动传感器的校准、建模及性能分析了。
2 数据采集系统工作原理数据采集系统配有NI公司的数字化仪（PXI－5122），可以实现双通道信号的同步采样。
JJG 644—1990振动位移传感器检定规程
振动位移传感器检定规程JJG 644—1990目录一概述二技术要求三检定条件（一）检定的环境条件（二）检定设备四检定项目和检定方法（一）外观检查（二）示值检定五检定结果处理和检定周期附录检定项目的选择振动位移传感器检定规程JJG 644—1990Verification Regulation ofVibration DisplacementTrensducer本检定规程经国家技术监督局于1990年2月26日批准，并自1991年1月1日起施行。
归口单位：北京市标准计量局起草单位：北京市计量科学研究所本规程技术条文由起草单位负责解释。
本规程主要起草人：刘维瑾（北京市计量科学研究所）参加起草人：周汉安（清华大学）陈锋（浙江大学）李逢春（航空航天部六○八研究所）卜卫军（航空航天部六○八研究所）戚坚（北京测振仪器厂）振动位移传感器检定规程本规程适用于新制造、使用中和修理后的电感式、电容式及电阻式位移传感器的检定。
一概述位移传感器是位移测量仪的主要组成部分，是利用电阻、电感、电容量的变化把机械位移量转变为电压或电流的变化量，用于测量位移及振幅。
二技术要求1位移传感器静态校准时的灵敏度误差、示值线性度、回程误差、示值变动度、零值误差、温漂及示值稳定度见表1。
表12位移传感器的动态校准时参考灵敏度误差见表2，频率响应见表3。
表2表3三检定条件（一）检定的环境条件3温度20±5℃；4相对湿度＜85%；5电源电压220V±10%，电源频率50Hz；6周围无强电磁场干扰，无腐蚀性气体、液体、无强震。
（二）检定设备7静态检定设备见表4。
表4* 有条件的单位可选用动态测量干涉仪。
** L ——量块长度（m ） 8 动态检定所用设备见表5。
表5四 检定项目和检定方法（一）外观检查9 位移传感器外壳表面不允许有明显划痕，引出线不得有松动。
10 位移传感器必须标明制造厂名，型号和编号，出厂年、月及生产许可证的标记。
振动传感器校准实验
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力传感器 序列号
电荷放大器 放大倍数
锤帽
测试电压值 换算冲击力值
（V）
（N）
灵敏度 PC / N
4. 调整第一通道“伏/格”为1.00V（屏幕左下角显示，
“秒/格”为25ms(屏幕下中显示）；
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六、注意事项
1. 拔插传感器导线时，一定要关闭仪器电源， 否则容易将放大器输入端烧毁。
2. 调节各输出旋钮时要缓慢，调节过程中应
随时观察仪器是否有异常情况，如有异常应立即 关闭仪器电源。
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1. 压电型加速度传感器
压电式加速度传感器最常见的类型有三种，即中
心压缩型、剪切型和三角剪切型。中心压缩型压电加
速度传感器的敏感元件由两个压电晶体片组成，其上
放有一重金属制成的惯性质量块，用一预紧硬弹簧板
将惯性质量块和压电元件片压紧在基座上。整个组件
就构成了一个惯性传感器（见图1）。为了使加速度
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图2
12
电涡流传感器的工作原理如图2所示。
当通有交变电流i的线圈靠近导体表面时，
由于交变磁场的作用，在导体表面层就感
生电动势，并产生闭合环流ie，称为电涡
流。电涡流传感器中有一线圈，当给传感
器线圈通以高频激励电流i时，其周围就产
生一高频交变磁场。当被测的导体靠近传
感器线圈时，由于受到高频交变磁场的作
3. 记录测试数据时应待仪器显示稳定后再读 数，并能分析并剔除测试结果的异常数据。
JJG 644—1990振动位移传感器检定规程
振动位移传感器检定规程JJG 644—1990目录一概述二技术要求三检定条件（一）检定的环境条件（二）检定设备四检定项目和检定方法（一）外观检查（二）示值检定五检定结果处理和检定周期附录检定项目的选择振动位移传感器检定规程JJG 644—1990Verification Regulation ofVibration DisplacementTrensducer本检定规程经国家技术监督局于1990年2月26日批准，并自1991年1月1日起施行。
归口单位：北京市标准计量局起草单位：北京市计量科学研究所本规程技术条文由起草单位负责解释。
本规程主要起草人：刘维瑾（北京市计量科学研究所）参加起草人：周汉安（清华大学）陈锋（浙江大学）李逢春（航空航天部六○八研究所）卜卫军（航空航天部六○八研究所）戚坚（北京测振仪器厂）振动位移传感器检定规程本规程适用于新制造、使用中和修理后的电感式、电容式及电阻式位移传感器的检定。
一概述位移传感器是位移测量仪的主要组成部分，是利用电阻、电感、电容量的变化把机械位移量转变为电压或电流的变化量，用于测量位移及振幅。
二技术要求1位移传感器静态校准时的灵敏度误差、示值线性度、回程误差、示值变动度、零值误差、温漂及示值稳定度见表1。
表12位移传感器的动态校准时参考灵敏度误差见表2，频率响应见表3。
表2表3三检定条件（一）检定的环境条件3温度20±5℃；4相对湿度＜85%；5电源电压220V±10%，电源频率50Hz；6周围无强电磁场干扰，无腐蚀性气体、液体、无强震。
（二）检定设备7静态检定设备见表4。
表4* 有条件的单位可选用动态测量干涉仪。
** L ——量块长度（m ） 8 动态检定所用设备见表5。
表5四 检定项目和检定方法（一）外观检查9 位移传感器外壳表面不允许有明显划痕，引出线不得有松动。
10 位移传感器必须标明制造厂名，型号和编号，出厂年、月及生产许可证的标记。
传感器实验报告
传感器实验报告实验⼀⾦属箔式应变⽚――单臂电桥性能实验四、实验结果：表计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW⾮线性误差δ=Δm/y FS ×100％=40%五、思考题：单臂电桥时，作为桥臂电阻应变⽚应选⽤：（1）正（受拉）应变⽚（2）负（受压）应变⽚（3）正、负应变⽚均可以。
答：正、负应变⽚都可以，因为正负对单臂电桥的传感器特性⽆影响总结：由图可知，单臂电桥理想下是线性的，但实际存在⾮线性误差。
实验⼆⾦属箔式应变⽚—半桥性能实验灵敏度S＝U／W=0.45mv/g，⾮线性误差δ=43.04mv/94=45.8%六思考题：1、半桥测量时两⽚不同受⼒状态的电阻应变⽚接⼊电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。
答：应放在邻边。
2、桥路（差动电桥）测量时存在⾮线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在⾮线性（2）应变⽚应变效应是⾮线性的（3）调零值不是真正为零。
答：因为电桥原理上存在⾮线性误差。
总结：由图可知，半桥的传感器特性曲线⾮线性得到了改善，电桥输出灵敏度提⾼。
实验三⾦属箔式应变⽚—全桥性能实验四、实验步骤：1、将托盘安装到应变传感器的托盘⽀点上。
将实验模板差动放⼤器调零：⽤导线将实验模板上的±15v、⊥插⼝与主机箱电源±15v、⊥分别相连，再将实验模板中的放⼤器的两输⼊⼝短接(V i ＝0)；调节放⼤器的增益电位器R W3 ⼤约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转 2圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到 2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放⼤器的调零电位器R W4 ，使电压表显⽰为零。
2、拆去放⼤器输⼊端⼝的短接线，根据图 3—1 接线。
实验⽅法与实验⼆相同，将实验数据填⼊表 3画出实验曲线；进⾏灵敏度和⾮线性误差计算。
实验完毕，关闭电源。
五：实验结果：灵敏度S＝U／W=0.81mv/g，⾮线性误差δ=90.7mv/166=54.6%六、思考题：1、测量中，当两组对边（R 1 、R 3 为对边）电阻值R相同时，即R 1 ＝R 3 ，R 2 ＝R 4 ，⽽R 1 ≠R 2 时，是否可以组成全桥：（1）可以（2）不可以。
超低频振动台数字化标定软件使用说明书-振动测量仪器
超低频振动台数字化标定软件使用说明书中国地震局工程力学研究所目录一.功能和用途说明----------------------------------------------3二.软件安装步骤--------------------------------------------------5三.软件使用说明-------------------------------------------------6四.采集仪器连线和使用说明---------------------------------13一、功能和用途说明配套信号源，振动台，伺服放大器（可不需要其它放大器）完成传感器的自动化标定，且以数据库的形式保存标定结果，同时以表格的形式自动生成和打印报告。
与以前电压表读数相比，主要有以下几个优点：操作简单。
只需要把传感器输出信号连接到采集仪器，然后简单填写传感器编号（不保存数据不填），点开始采集，软件自动计算出被标定传感器的灵敏度。
且显示在软件界面的很直观的表格里。
因此不需要用笔来记录和计算。
标定速度快。
一次可以同时标定4个传感器，连接好后，在20秒内自动计算出标定结果。
因此，使用本系统后，不再需要麻烦的读电压表值，记录和计算了。
标定精度高，标定精度能精确到小数点后面的第四位，比以前电压表读数提高了两位精度。
标定过程更加直观。
软件在计算灵敏度的同时，显示各传感器输出的波形，本系统附带了高精度，频带为0.01~1000Hz,多通道，多功能的虚拟电压表和示波器，能一次性同时求出4个通道信号的电压有效值，峰峰值，直流分量，频率。
因此有本系统后，完全可以代替其它示波器和电压表。
操作也非常简单。
能够分析传感器的噪声和谐波及提取出传感器输出信号的主频信号。
软件自动用数据库来保存和管理标定结果，能进行往数据库自动添加数据，查询数据等。
从而方便了数据的保存和管理。
能打印出比较完成的报告。
报告主要包括标定日期，标定人，标定传感器的型号和编号，各档灵敏度，此灵敏度对应的频率，标定传感器的单位名称等。
汽轮机振动测量探头的校验方法及常见问题排除
汽轮机振动测量探头的校验方法及常见问题排除摘要：核电厂汽轮机是常规岛最重要的转动设备，其振动参数作为汽轮机性能监测的重要指标，经常用作手动自动停机的依据，也作为汽轮机故障诊断的重要信息来源，因此汽轮机振动测量探头的性能尤为重要。
本文以输入信号为加速度、速度以及位移的振动测量探头为例，论述了振动测量探头的校验方法以及校验过程中常见问题的排除。
关键字：汽轮机；振动测量探头；校验1.背景介绍汽轮机作为核电厂常规岛最重要的也是最大的转动设备，其参数包含了振动、轴位移、转速等，其中振动测量探头数目最多，也是评判汽轮机工况的重要标准，现代汽轮机技术中，常作为诊断系统的信号源，输入至汽轮机健康监测与诊断系统以作为判断汽机是否处于正常运行状态。
在大多数发电厂中也作为汽轮机自动停机和手动停机信号，当汽轮机振动高并且有继续恶化趋势时，便要考虑停机。
对于大多数转动设备，其振动监测设备的故障率甚至高于其本身振动状况恶化的概率。
振动作为特殊的监测参数，并不能像热工参数一样快速准确地用外部测量方法予以验证，囿于安装方式，汽轮机运行期间振动测量探头又无法拆卸检查，所以振动测量探头自身的可靠性提升尤为关键，定期校验是提升振动测量探头可靠性的重要方法。
图1 汽轮机振动测量探头安装示意图对主流的汽轮机监测系统而言分为水平相对振动、垂直相对振动、水平绝对振动、垂直绝对振动，每个瓦各一个。
其安装方式如图1所示，其中相对振动测量探头通常是电涡流探头，以位移形式测量汽机轴振动。
绝对振动测量探头通常是速度探头，已速度形式测量汽机轴承振动。
2.振动测量探头校验方法首先，要对探头进行外观检查若为新制造的传感器则其外壳表面的金属镀层或其他化学处理层不应有划痕和脱落现象，确认传感器的输出导线及各连接部件应配套齐全、完好、可靠，检查传感器线鼻子无锈蚀损坏，其绝缘电阻应大于1MΩ，若不满足则不建议使用。
采取比较法进行振动测量探头校验的典型系统连接图如图2所示，绝大多数厂家生产的振动测量探头校验设备与此大同小异。
振动台试验(终极版)
一、前言模拟地震振动台可以很好地再现地震过程和进行人工地震波的试验，它是在试验室中研究结构地震反应和破坏机理的最直接方法，这种设备还可用于研究结构动力特性、设备抗震性能以及检验结构抗震措施等内容。
另外它在原子能反应堆、海洋结构工程、水工结构、桥梁工程等方面也都发挥了重要的作用，而且其应用的领域仍在不断地扩大。
模拟地震振动台试验方法是目前抗震研究中的重要手段之一。
20世纪70年代以来，为进行结构的地震模拟试验，国内外先后建立起了一些大型的模拟地震振动台。
模拟地震振动台与先进的测试仪器及数据采集分析系统配合，使结构动力试验的水平得到了很大的发展与提高，并极大地促进了结构抗震研究的发展。
二、常用振动台及特点振动台可产生交变的位移，其频率与振幅均可在一定范围内调节。
振动台是传递运动的激振设备。
振动台一般包括振动台台体、监控系统和辅助设备等。
常见的振动台分为三类，每类特点如下：1、机械式振动台。
所使用的频率范围为1~100Hz，最大振幅±20mm，最大推力100kN，价格比较便宜，振动波形为正弦，操作程序简单。
2、电磁式振动台。
使用的频率范围较宽，从直流到近10000Hz，最大振幅±50mm，最大推力200kN，几乎能对全部功能进行高精度控制，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，只有极低的失真和噪声，尺寸相对较大。
3、电液式振动台。
使用的频率范围为直流到近2000Hz，最大振幅±500mm，最大推力6000kN，振动波形为正弦、三角、矩形、随机，可做大冲程试验，与输出力（功率）相比，尺寸相对较小。
4、电动式振动台。
是目前使用最广泛的一种振动设备。
它的频率范围宽，小型振动台频率范围为0~10kHz，大型振动台频率范围为0~2kHz，动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度波形良好，适合产生随机波；可得到很大的加速度。
原理：是根据电磁感应原理设置的，当通电导体处的恒定磁场中将受到力的作用，半导体中通以交变电流时将产生振动。
基于振动台的加速度传感器灵敏度的标定
１ 引言
Ａ Ｃ － ２ ３加速 度传 感 器 广 泛应 用 于 振 动 、 冲击 的测量 Ｊ ， 是一种拾取振 动加速度信号 、 输 出电信 号 的能 量转换 部 件 ， 可 以实 现各 种低 频 、 超 低频 振 动 测量 ｊ 。在地 震 波 信 号 拾 取 、 检测过程 中， 加 速 度 传 感器 的主要 参 数—— 灵 敏 度 的准 确 与 否 ， 直 接 关 系到最 终检 测结 果 的准 确 性 。 因此 ， 对 加 速 度 传 感 器 灵敏 度 的标定 是保 证结 果 可信度 的主要手 段 。横 向输 出也是 影 响加 速度传 感器 灵敏 度精 度 的一个 因
振 动试 验 台 的作 用 是 提 供模 拟 的振 动 环 率和强度的振动过程 。
素。研究横 向灵敏度 可以减少横 向振动对传感
器灵 敏度 的影 响 。
２ 基 本技术指标
２ ． １ 低频振动 系统 的技术指标
频率范围： ０ ～ ５ ０ Ｈ ｚ ； 加速度范围： ０～ ５ ｇ ； Ａ Ｃ － ６ ３
Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｃ ｈ ｕ ａ ￣ｕ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｚ ｈ ｉ ｇ ａ ｏ
（ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆＳ ｅ ｉ ｓ ｍｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｉ ｓｔ ｎ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆＳ ｏ ｅ ｉ ｓ ｍ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｃ Ｅ Ａ，Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ １ ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａ Ｃ － ２ ３ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｒ ｅ ｃ ａ ｌ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｗ ．
传感器的标定资料
2.4.1 传感器标定的意义
〔2〕依据标定的内容分类 ①静态标定 确定传感器的静态指标，主 要有线性度、灵敏度、迟滞和重复性等。 ②动态标定 确定传感器的动态指标，主 要有时间常数、自然振荡频率和阻尼比等。 有时依据需要也对非测量方向〔因素〕的 灵敏度、温度响应、环境影响等进展标定。
1 /1 ( π / lM n ) 2 ( 2 . 6 )
2.4.3 传感器的动态标定
由tp = p/d可得
nπ /tp (12) (2 .7)
假设测得阶跃响应的较长变化过程，则可 获得牢靠性更高的自然振荡频率和阻尼比。方 法是，测出第i个极大值与第i+n个极大值时的 过冲量Mi与Mi+n，如下图。设第i个极大值对应 的时刻为ti，第i+n个极大值对应的时刻为ti+n， 则依据tk = (2k-1)p/wd知ti和ti+n满足
2.4.3 传感器的动态标定
设被标定的YD-5压电加速度传感器输出 的电荷量为Qx，振动台传输给YD-5的加速度 为ax，则其参考灵敏度Sx由下式求出
S x Q xa x
( 2 .1)2
此式中的加速度ax由标准加速度传感器输出的 电荷量Q0及其灵敏度S0求出，为
axQ 0 S0
(2.13)
将式(2.13)代入式(2.12)得
〔2〕二阶传感器时间常数确实定
在欠阻尼状况下，从曲线上可以测得三个特征 量，即零频增益A(0)、谐振频率增益A(wr)和 谐振频率wr。依据
实验三 加速度传感器频率响应标定
一、实验目的 1.了解激振台的使用方法 2.熟悉加速度传感器的动态特性 3.掌握加速度传感器的动态特性标定方法
二、实验仪器 激振台
电荷放大器
控制器
软件平台
功放
激振台
上图中各控制部分作用如下： 电荷放大器：对标准传感器进行调理，因为标准传感器是电 荷输出的压电传感器。 功放：为激振台的起振提供能量 软件平台：开启和关闭激振台，并设置标定参数，如起始频 率、截止频率、中心频率等。 控制器：软件平台通过控制器对激振台进行操作。 三、实验原理 传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应 特性，传感器对不同频率成分的正弦输入信号的响应特性， 称为频率响应特性。 截止频率：指幅值比下降到零频率幅值比的 倍时所对应的 频率，截止频率反映传感器的响应速度，截止频率越高，传 感器的响应越快
通频带：传感器在对数幅频特性曲线上幅值衰减3dB时对 应的频率范围 工作频带：当传感器的幅值误差为±5%（ ±10% ）时其增益 保持在一定值内的频率范围。 在本实验中，我们采用扫频法对加速度传感器进行频率响应标定 四、实验步骤 1.先将传感器固定在激振台上，并连接好
2.打开软件运行图标，选择扫频文件
1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7
2
Ch2
Transmissibility (referencHz)
Phase relative to Ch1
10
100
Frequency (Hz)
400 400
3.点击setting按钮，进行参数设置 （1）起始及截止频率以及对应振动g值
（2）中心频率以及对应g值设置
4.设置完成后，点击Run按钮，开始扫频
五、试验结果 1.幅频特性
传感器的标定与校准讲义
绝对误差在理论上是指测量值x与被测量的真值xi之间的 差值，即
=xxi=xx0 (真值xi一般用相对真值x0代替） 绝对误差是可正可负的，而不是误差的绝对值；绝对误 差还有量纲，它的单位与被测量的单位相同。
12.1 测量误差基本概念
测量误差的分类：
●标准活塞压力计标定装置，如图14-7所示；压力标定 曲线如图14-8所示。
图14-7 活塞压力计标定压力示意图
图4-8 压力标定曲线
12.4 压力传感器的标定和校准
●杠杆式测力计标定装置，如图14-9所示，砝码重量与 压力的关系
W=pSb/a p=Wa/Sb
图14-9 杠杆式压力标定机示意图
12.4 压力传感器的标定和校准
静态标定—标定静态特性：灵敏度，线性度，
传感器的标定
精度…；
动态标定—动态特性参数（；n，）测试； 动态标定信号：阶跃信号或正弦信号。
传感器的标定与校准的目的:保正测量的准确、统一和法
制性。
12.1 测量误差基本概念
12.1.1 测量与测量误差
1.测量 “测量是以确定量值为目的的一种操作”。这种“操作” 就是测量中的比较过程——将被测参数与其相应的测量单 位进行比较的过程。实现比较的工具就是测量仪器仪表 （简称仪表）。 检测是意义更为广泛的测量，它包含测量和检验的双 重含义。工程参数检测就是用专门的技术工具（仪表）， 依靠能量的变换、实验和计算找到被测量的值。一个完整 检测过程应包括：
12.3 传感器的动态特性标定
二、二阶传感器的动态标定
确定传感器的阻尼比和固有频率 n 。 欠阻尼二阶传感器的阶跃响应（如图14-3）
y(t) k 1
加速度传感器灵敏度中频测试过程中不确定度分析
加速度传感器灵敏度中频测试过程中不确定度分析2.陕西科技大学陕西省西安市 710021摘要：随着现代科学技术的发展，各种加速度传感器被广泛地应用于航空、航天、电子和船舶工业中，对加速度传感器的需求和数值准确性提出了新的要求，本文对加速度传感器灵敏度中频测试过程中一些影响因素，进行了简单的不确定度分析。
关键词：加速度传感器；中频测试；不确定度分析一.测量设备及测量方法的选择选用一套中频振动标准装置。
主要由8305型标准加速度计、4808型标准振动台、2719型功率放大器、2692型电荷放大器、3560-B-020型控制采集器等组成，测量范围为：频率 (20～2000)Hz；加速度幅值: (10～300)m/s2。
采用比较法，将标准传感器和被校仪器背靠背地刚性联接在一起，安装在振动台的台面中心，被检传感器直接安装在参考传感器的顶部，即背靠背检定法，也称比较法。
检定时，参考传感器和被检传感器会感受相同的正弦振动，参考传感器的灵敏度是已知的，通过比较他们的输出，最后换算出被检传感器的灵敏度。
测试原理图如下二. 测量模型采用比较法实现传感器灵敏度测量的数学模型为：式中：参考传感器灵敏度幅值，mV/(m·s-2)；参考传感器输出值，mV；被检传感器输出值，mV；三.不确定度的来源分析不确定度的来源可以包括人员、设备、被测对象、方法、环境等方面带来的不确定性、各种随机影响和修正系统影响的不完善。
不确定度来源分析尽可能做到不遗漏、不重复。
测量中的失误或突发因素不属于测量不确定度的来源。
例如，在测量不确定度评定时，如发现异常值，应仔细分析其产生的原因，在明确是粗大误差时，可考虑剔除该异常值，然后再评定其标准不确定度。
本次测量从以下几个主要因素分析误差的产生：1、由参考传感器套组引入的标准不确定度分量2、横向、摇摆和弯曲振动对输出的影响而引入的标准不确定度分量3、电压测量误差引入的标准不确定度分量4、相对运动对测量的影响而引入的标准不确定度分量5、总谐波失真对电压测量的影响而引入的标准不确定度分量6、安装参数（如扭矩、电缆的固定、模拟质量块等）及基座应变对测量的影响而引入的标准不确定度分量7、传感器参考灵敏度年稳定度影响引入的标准不确定度分量8、电荷放大器増益引入的标准不确定度分量9、环境条件对测量的影响而引入的标准不确定度分量四、通频带灵敏度幅值的相对扩展不确定度评定1、由参考传感器套组引入的标准不确定度分量参考传感器套组的电荷灵敏度值在除参考频率外，工作频率范围下, 激光绝对法的相对扩展不确定度为1.0% (k=2)，因此标准不确定度的分量为2、由横向、摇摆和弯曲振动对输出的影响而引入的标准不确定度分量横向振动影响为最大，中频标准振动台（比较法）检定规程JJG 298-2005中规定，台面中心横向加速度幅值不应大于主振方向加速度幅值的10%；压电加速度计检定规程JJG 233-2008要求，参考传感器振动最大横向灵敏度比应不大于2%；被检传感器的振动最大横向灵敏度比应不大于5%。
计量标准技术报告(中频振动台)
1
0.058%
标准振动套组加速
度灵敏度值测量结
u2
0.25%
1
0
u3
0.13%
1
0.13%
总谐波失真引入
u4
0.061%
1
0.061%
标准振动套组加速
度幅值不稳定度引
u5
0.12%
1
0.12%
入
标准振动台频率测
量引入
u6
0.029%
1
0.029%
测量重复性引入
2.5 标准振动套组加速度幅值不稳定度引入的标准不确定度 u5
7
根据检定证书，本装置中所用标准加速度计的稳定度 E =0.2%，估计服从均匀分布，则 u5 =0.2%/ 3 =0.12% 2.6 标准振动台频率测量引入的标准不确定度 u6 根据本标准装置中的标准振动台系统的性能，频率（20～2000）Hz 测量的允差为 f =±0.05%，估计服从均匀分布， 则 u6 = f / 3 =0.029% 2.7 测量重复性引入的标准不确定度 u1
加速度、速度、位移：
/NT00358A/
Urel=3.0%,k=2
501011/5031
86
12 个月
2015.05.26
中国测试技术研 究院
校准字第 201505009559
数字
配 多用 套表 标 准 器
智能
频率
计
2010 VC3165
ACV：（100mV～750V） 0.01Hz～2.4GHz
MPE:±0.1% MPE:3.9×10-6
0.1209
2015 年 1 月 0.1211
ymax ymin / y =0.17% 本计量标准装置扩展不确定度U rel =0.64% 因满足 ymax ymin / y ＜U rel ，故本装置的稳定性考核符合 JJF1033-2008《计量标准考核规范》要求。
压电式阻抗头的标定
国内统一刊号CN31-1424／TB 2020/1 总第278期压电式阻抗头的标定王玲 / 陕西省计量科学研究院摘 要 通过分析压电式阻抗头的结构及工作原理，同时利用实验室现有的中频振动标准装置，设计了此类传感器动态指标（参考灵敏度、频率响应、幅值线性度）的标定方法，并举例进行了标定方法的验证，保证了该类传感器量值传递的准确性。
关键词 压电式阻抗头；中频标准振动台；PULSE 多功能信号分析仪0 引言阻抗头是测量机械阻抗的换能原件，是测量点阻抗必不可少的传感器。
它的性能优劣对测试结果有着很大影响。
压电式阻抗头是一种压电式力和加速度的复合传感器，可以同时测量结构同一点的力值和加速度值。
众所周知，对结构的机械阻抗的测量是对结构进行模态分析和动特性研究的基础[1]，对于由阻抗头获得的机械阻抗的数据准确度要求高，所以此类传感器的标定就越来越受到重视。
利用实验室现有的中频振动标准装置来标定此类传感器动态指标（参考灵敏度、频率响应、幅值线性度），保证了该类传感器量值传递的准确性。
阻抗头结构如图1所示[2][3]，它是一个压电式力传感器和一个压电式加速度传感器构成的组合体，两者背对背地安装在同一基座上。
标定时，阻抗头安装在中频标准振动台上，由阻抗头的力输出端和加速度输出端分别获得力和加速度信号。
1—安装端；2—外壳；3—质量块；4—加速度压电元件；5—基座；6—加速度输出端；7—力输出端；8—力压电元件图1 阻抗头的构成1 测试方法根据压电式阻抗头的原理分析，设计了阻抗头的标定方法。
1）压电加速度传感器灵敏度的标定通常是在中频振动标准装置上进行的。
将被检加速度传感器固定在标准振动台上，由振动台产生一个正弦振动量，当传感器承受机械振动后，将产生一个与振动加速度成正比的电压输出，通过数字电压表测量其输出电压，传感器的加速度灵敏度S 为输出电压与振动加速度之比。
即S = U a式中：U —— 传感器的输出电压，mV； a —— 振动加速度，m/s 2用中频振动标准装置依据JJG 233-2008《压电加速度计检定规程》[4]来标定阻抗头加速度输出的动态指标（参考灵敏度、频率响应、幅值线性度）。
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度与速度 的关系式为 ：
ａ ２ ＝咖 （） ２
．
式中 ：一振动加速度 ， ２７ 振动频率 ， 。 口 ｎ ｓ；＿ ｃ 一
由式（）式（） １、 ２ 引得
一 ＾
传感器为例标定灵敏度、 频率响应、 幅值线性 等指标 ， 出
刘 宇
（ 中国 电子科技集 团公 司第 四十九研究所 ， 黑龙 江 哈尔滨 １０ｏ ） ５０ １
摘
要： 利用现有中频振动台通过加速度值 、 频率值 、 电压值来标定磁 电式速度传感器 的速度灵敏 度、 频率 响应、 幅值 线性等一些 重要指标 ， 最后简 单
介绍 了相对不确定度评定的方法。 关键词 ： 中频振动台 ； 速度传感器
速 度之 比 ， 即
ｓ ：
开功率放大器、 电荷放大器 、 数字 电压表 ， 从数字 电压表 交流档 中可以读取 由分析仪和功放所施加的加速度信号
为 Ａ・ （ ｇ Ａ＝１ ）则可以测试出振动加速度 ａ ： ５ ， 为 Ⅱ 一电荷放大器系数 一 Ｂ 其中： Ａ＝１ ５ Ｂ＝１ｎ ／ｎｓ ， ０ｌ ｌ／２ Ｖ
厂指标如下：
灵敏 度： ９７±１ ７ Ｖ ｍ ／ ， 率 响应 范 围： １． ． ｍ ／ ｍ ｓ频 ９ 一
（） ３ ３Ｂ （０ ００ Ｈ ， ｄ／ １ １ ） ｚ幅值线性误差 ： ３ ０ ＜± ％ 采用本装置的测试结果如表 １ 一表 ２ 所示 ， 以看 可
ｓ ：
２ｇ ａ ＇ ｅ
２ 测 量原 理
现 用 中频 标准 振 动装 置对 ２只 Ｍ Ｔ一２磁 电 式 速 度
传感器进行校准。校准时， 采用“ 背靠背” 的安装方式 ， 即 把标准传感器先用螺钉固定在振动台面上 ， 与台面垂直 ；
传感器灵敏度的校准通常是在中频振动标准装置上 进行的 ， 将被校传感器固定在标准振动台上 ， 由振动台产
，， 一
拯准佳感登捡出 一 ： ： ２ １
式中： ｅ 一传感器的输出电压，Ｖ ｍ； 一振动速度， ／。 ｅ ￥ ｍ 由于本单位现有振动标准装置是通过外差分析仪和 功率放大器来控制振动台加速度值和频率的， 无法直观 的输出振动速度的大小 ， 在正弦振动的情况下 ， 震动加速
口
因此 ， 速度传感器灵敏度可通过分别测量振动加速 度、 振动频率和传感器的输出电压计算而得到 。
３ 实测 数据
出， 所标定的传感器灵敏度在 １ ． ±１９ｍ ／ａ／ 范围 ９７ ． Ｖ ｎｎ ｓ ７ 内， 频率响应在 一 ｄ ｌＢ范围内， 幅值线性误差 ０１ ．％。
刘宇 ： 一种翻用 中频振 动台标定速度传感 器的方法
量结果的， 所以用统计方法计算得到单次测量标 准差 就 是标准不确定度。
Ｕ（） （￡＝００４ Ｖ ｍ ｓ ｓ ＝Ｓ ｓ ） ．８ｍ ／ ｍ／
相对标准不确定度 ： 旦 ： ２×ｌ ３ ４ ０—
．
实践证明， 仅检测结果基本可达到计量检定规格 的
要求 ， 如需进一步提高监测准确度 ， 可以通过增加标准振
分析仪组成校准系统 ， 对被校传感器与标准传感器的输
出 电压 进行 比较而获 得灵敏 度 。
校准振动台、 两块数字电压表、 功率放大器 、 外差 测量机械振动量 的一种传感器 ， 它利用电磁感应原理将机 放大器、
敏度、 频率响应、 幅值线性、 横向灵敏度比等。这些指标的校 准是确保振动速度量值准确可靠的重要指标。
调 节外 差 分 析 仪 至 １０ ｚ调 节 功 率 放 大 器 使 加 速 ６Ｈ ，
度至 ５０ ２用与标准传感器相连数字电压表读取标准 ． ｓ Ｈ ，
电压 输 出 ： ７ ．Ｉ Ａ・Ｏ７ Ｖ＝３３５ｎ Ａ・ ｎ ５ ．Ｉ Ｖ（ ｇ＝５ｒ／２ 。而 在 Ｏｎｓ）
另一块与被测传感器相连的数字电压表 中读取传感器 的 输出电压 ｅ 利用公式 （） ， ３便可得到传感器的灵感度 ｓ 。
把 振 动 台频率 调 至 １０ ｚ加 速度 为 ５ｍ ｓ， 数 字 ５Ｈ ， ０ ／２用
， ，
动台振动幅值和电荷放大器增益 ， 提高信噪 比， 减少噪声
对 检测 结果 的影 响 。
参考文献
［］ １何伟 ． 电式振动速度传感器灵敏度校准 的测量不 确定度评议 ． 磁 中
国计量 ，０９ ０ ） ２ ０ （２ ．
［］Ｇ速度传感器检定规格 ． ２ｊ ｊ 北京 ： 中国计量 出版社 ．
灵度均：擎－７／ｓ 敏平值＝ １ｍ ｍ ｉ ９Ｖ／ ） ｍ ． ９
灵敏度平均值 ： ｉ：
裹３
图 １ 采用中频标准振动装置标定磁 电式速度传感器原理图
表 １ ．
单次测量标准差 ：
Ｓ ｓ） （￡ ＝
＝００４ ｌ／ ｍ ｓ ．８Ｈ ｍ ／ Ｖ
因为传感器灵敏度测量误差是 以单次测量值作为测
被校传感器也采用螺钉 “ 背靠背” 固定在标准传感器上
面， 并使敏感轴的轴 向也平行 于重力加速度 ， 如图 ｌ打 ，
生一个正弦振动量 ， 当传感器承受机械振动后 ， 将产生一
个与振动速度成正 比的电压输 出， 通过数字 电压表测量 其输 出电压 ， 传感器的速度灵敏度 ｓ 为输出电压与振动
《 计ｔ与铡试技术 ∞１ 第３ 卷 第 ８ 年 ８ 期
一
种 利 用 中频 振动 台标 定 速 度传 感 器 的方 法
Ｍ ｉ ｌ ｅ ｕ ｎ ｙ ｄｄ ｅ Ｆｒ ｇ ｅ ｃ
Ａ Ｍｅｈ ｄｏ ａｉｒｔ ｇＳ ｅｄＳ ｎｏ ｓ ｇＳａ ｄ ｒ ｉｒｔｒｗｔ ｔｏ Ｃ ｌ ａｉ ｐ ｅ ｅｓｒＵ ｉ ｔｎａｄＶｂａｏ ｉ ｆ ｂ ｎ ｎ ｈ
１ 概 述
如例 ， 用中频标准振动装置标定 Ｍ Ｔ一２ 电式速度 磁
磁电式振动速度传感器（ 以下简称“ 传感器”是用来 ）
械振动速度量转换成电压量输出， 这种传感器广泛应用于
机械、 、 电力 航空等领 域。传感 器 的主要技术指 标有速度灵
传感器时， 采用 比较法进行校准， 即由标准传感 器、 电荷