Comment choisir la sensibilité et la portée du capteur ?

Sensibilité et portée

sensibilité

 La sensibilité du capteur est l'un des indicateurs les plus élémentaires du capteur. La taille de la sensibilité affecte directement lacapteurMesure du signal vibratoire. Il n'est pas difficile de comprendre que la sensibilité du capteur doit être déterminée en fonction de la quantité de vibration mesurée (valeur d'accélération), mais comme l'addition piézoélectrique est la valeur d'accélération de la vibration mesurée, et que la valeur d'accélération est proportionnelle au carré de la fréquence du signal, la taille du signal d'accélération des différentes bandes de fréquences est très différente.

 La valeur d'accélération de la vibration peut être assez faible, par exemple, lorsque le déplacement de vibration est de 1 mm, la valeur d'accélération de la fréquence de 1 Hz n'est que de 0,04 m/s2 (0,004 g) ; cependant, la fréquence de 10 kHz peut atteindre 4 x 105 m/s2 (40 000 g).

Par conséquent, bien que le capteur d'accélération piézoélectrique ait une large plage de mesure, la sensibilité du capteur d'accélération sélectionne le signal de vibration utilisé pour mesurer les fréquences des deux extrémités. La sensibilité de l'accéléromètre piézoélectrique de mesure de vibration la plus couramment utilisée, le type de sortie de tension (type IEPE) est de 50 à 100 mV/g, le type de sortie de charge est de 10 à 50 pC/g.

capacité de portée

La plage de mesure du capteur de valeur d'accélération fait référence à la valeur de mesure maximale mesurée par le capteur dans une certaine plage d'erreur non linéaire. L'erreur non linéaire du capteur d'accélération piézoélectrique universel est principalement de 1%. En règle générale, plus la sensibilité est élevée, plus la plage de mesure est petite, et plus la sensibilité est faible, plus la plage de mesure est grande.

 Type de sortie de tension / charge

 La plage de mesure du capteur d'accélération piézoélectrique à sortie de tension IEPE est déterminée par la tension de signal de sortie maximale autorisée dans la plage d'erreur linéaire, et la valeur de tension de sortie maximale est généralement de ± 5 V. La conversion peut obtenir la plage maximale du capteur, qui est égale au rapport entre la tension de sortie maximale et la sensibilité. Il convient de souligner que la plage du capteur piézoélectrique IEPE n'est pas seulement affectée par la taille de l'erreur non linéaire, mais également limitée par la tension d'alimentation et la tension de polarisation du capteur. Lorsque la différence entre la tension d'alimentation et la tension de polarisation est inférieure à la tension de plage donnée par l'indice, le signal de sortie maximal du capteur est déformé. Par conséquent, la stabilité de la tension de polarisation du capteur d'accélération IEPE affecte non seulement la mesure à basse fréquence, mais provoque également la distorsion du signal ; ce phénomène nécessite une attention particulière dans les mesures à haute et basse température. Lorsque le circuit intégré du capteur est instable dans des conditions de température autre que la température ambiante, la tension de polarisation du capteur est susceptible de dériver lentement et de provoquer des fluctuations importantes et faibles du signal de mesure.

Cependant, la plage de mesure du type à sortie de charge est limitée par la rigidité mécanique du capteur. Dans les mêmes conditions, la sortie de signal maximale du noyau sensible de détection sous la restriction non linéaire de la plage élastique mécanique est beaucoup plus grande que celle du capteur de type IEPE, et la majeure partie de sa valeur doit être déterminée par l'expérience. En général, lorsque la sensibilité du capteur est élevée, le bloc de masse du noyau sensible est plus grand et la plage du capteur est relativement petite. En même temps, comme la fréquence de résonance du bloc de masse est faible, il est plus facile de stimuler le signal de résonance du noyau sensible du capteur, et l'onde de résonance se superpose au signal mesuré pour provoquer la sortie de distorsion du signal. Par conséquent, lors de la sélection de la plage de mesure maximale, la composition en fréquence du signal mesuré et la fréquence de résonance spontanée du capteur lui-même doivent également être prises en compte, afin d'éviter la composante résonante du capteur. En même temps, il doit y avoir suffisamment d'espace de sécurité dans la plage pour garantir que le signal ne soit pas déformé.

 Étalonnage de la sensibilité

La méthode d'étalonnage de la sensibilité du capteur d'accélération est généralement déterminée par une méthode comparative. Le rapport entre la sortie de vibration corrigée du capteur à une fréquence spécifique (généralement 159 Hz ou 80 Hz) et la valeur d'accélération lue par le capteur standard est la sensibilité du capteur. Et la sensibilité du capteur d'impact est mesurée en mesurant la réponse de sortie d'une série de valeurs d'accélération d'impact différentes, le capteur dans sa plage de mesure et la relation correspondante entre la sortie électrique, puis par le calcul numérique et la différence minimale entre la ligne minimale et la pente de la ligne est la sensibilité d'impact du capteur.

 Les erreurs non linéaires sont représentées

L'erreur non linéaire du capteur d'impact peut être exprimée de deux manières : l'écart de plage complète ou l'erreur linéaire. La première fait référence au pourcentage d'erreur de la sortie de plage complète du capteur, c'est-à-dire que l'erreur est la valeur d'erreur calculée en fonction du pourcentage de la plage complète. L'erreur linéaire de la plage de segment est la même que l'écart de plage complète, mais le benchmark ne calcule pas la valeur d'erreur au lieu de la plage complète. Par exemple, pour le capteur avec une plage de 20 000 g, si l'écart de plage complète est de 1%, l'erreur linéaire est de 200 g ; mais lorsque l'erreur linéaire du capteur est mesurée par la plage de 5 000 g, 10 000 g et 20 000 g, l'erreur est toujours de 1%, l'erreur linéaire du capteur dans différentes plages est respectivement de 50 g, 100 g et 200 g.

 Mesurer la gamme de fréquences

 La plage de mesure de fréquence du capteur fait référence à la plage de fréquences que le capteur peut mesurer dans l'erreur d'amplitude de réponse en fréquence spécifiée (± 5%, ± 10%, ± 3 dB). Les limites haute et basse de la plage de fréquences sont appelées respectivement fréquences extrêmes haute et basse. Comme la fréquence est directement liée à l'erreur, et si la plage d'erreur autorisée est large, la plage de fréquences est large.

En règle générale, la réponse haute fréquence du capteur dépend des caractéristiques mécaniques du capteur, tandis que la réponse basse fréquence est déterminée par les paramètres électriques intégrés du capteur et du circuit suivant. Le capteur avec fréquence de coupure haute fréquence doit être de petite taille et léger. Sinon, le capteur haute sensibilité utilisé pour la mesure basse fréquence est relativement grand et lourd.

 Gamme de mesure haute fréquence

 L'indice de mesure haute fréquence du capteur est généralement déterminé par la fréquence de coupure haute fréquence, et une certaine fréquence de coupure est corrélée à l'erreur d'amplitude correspondante. Par conséquent, la sélection du capteur ne peut pas seulement tenir compte de la fréquence finale, mais doit également comprendre la valeur d'erreur d'amplitude correspondante. La faible erreur d'amplitude de fréquence du capteur ne sert pas seulement à améliorer la précision de mesure, mais, plus important encore, elle reflète la capacité à contrôler l'écart de précision d'installation dans le processus de fabrication du capteur.

 De plus, comme la bande de fréquence du signal de vibration de l'objet à mesurer est large ou que la fréquence de résonance intrinsèque du capteur n'est pas suffisamment élevée, les ondes de signal de résonance excitées peuvent se superposer au signal dans la bande de fréquence de mesure, ce qui entraîne une erreur de mesure importante. Par conséquent, en plus de la plage de mesure à haute fréquence du capteur, l'influence de la fréquence de résonance sur le signal de mesure doit également être prise en compte. Bien entendu, ce signal en dehors de la bande de mesure peut également être éliminé par un filtre dans le système de mesure.

 En général, la fréquence de coupure haute fréquence du capteur est indépendante de la forme du signal de sortie (c'est-à-dire du type de charge ou du type de tension à faible résistance) ; ainsi que de la conception structurelle, de la fabrication, de la forme d'installation et de la qualité d'installation du capteur.

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