加速度传感器的优劣

欧阳中华

　　以压电加速度传感器为例，大家讨论一下优劣所在，比如能够给出的指标都一样的话，那么性能差别在什么地方?
　　量程、动态范围、灵敏度、频响等主要指标一样的前提下...

yuba25

“ 量程、动态范围、灵敏度、频响等主要指标一样的”

那还怎么比较嘞？关键也就是看这几个点吧。

我觉得还有一点也很重要，供电方式和信号输出方式，这两点对做工程就很重要了。PS：我们也开发过一套，非常成功！yuba25@gmail.com

欧阳中华

　　压电加速度传感器应该不存在供电和输出方式差异吧，我的问题直白的说就是不同品牌参数相当，尤其国产和进口差别在什么地方，不会就是品牌效应那么简单吧...

yuba25

有电荷型的，有电压型的，这不就有区别了？

欧阳中华

    压电传感器不就是输出的电荷量吗？

yangzhi6853

压电式加速度传感器按输出形式区分的话,可分为电压输出型和电荷输出型。而电压输出型又分为二线制和三线制，其二线是采用恒流供电，三线制为恒压供电。如果是压电式加速度传感器是电荷输出型的其内部就是有压电敏感元件和质量块所组成.其输出量就是电荷信号，其后接仪器是需要电荷放大器，也可以后接外置ICP电路，将其输出变成电压信号。
而电荷输出信号是个高阻特性，内置ICP电路，已将高阻变为低阻特性。
其性能的差距在于在温度特性，和长期工作的可靠性，抗电磁辐射，以及传感器的灵敏度的稳定度（随时间的变化，灵敏度的改变程度）
如果大家感兴趣可以参考北智公司沈总的有关传感器选择指南，或到上海北智传感器技术有限公司的网站上看有关资料，会对如何选择压电式加速度传感器有所帮助。
联系电话：021-51396138-603曹工或刘工，也可以和我联系。yangzhoukd1@163.com

[ 本帖最后由 yangzhi6853 于 2009-5-25 10:18 编辑 ]

jojohup33

参数一样的前提下，可以考虑传感器的材料、工艺，但这些都是看不到的，个人觉得一个比较实际的参数是传感器的稳定性。很多厂家的出厂指标都非常好，但使用或是放置一段时间以后，指标会漂移，好的传感器在使用多年后指标基本上没有变化或者变化很小。

yuba25

楼上两位说的不错！

还有一点，传感器老化是难以避免的。关键是如何维护。

我们的传感器是可编程的，也就是有编程接口可以做修正，使用配套软件自己就可以进行修正:lol
yuba25@gmail.com

yangzhi6853

软件不是万能的!敏感元件的稳定性是关键!

my-two-cents

楼主提出的论题很实用，但因用户对指标缺少进一步的认识，所以较难对传感器的性能做出比较客观的对比。以下就个人经验对楼主提出的几个指标作协讨论。首先是灵敏度。

除生产厂商列出的灵敏度指标外作为用户应考虑以下相关的技术性能。
1. 灵敏度的离散度。国外公司一般为±5%，而国内我仅看到北智有此指标。虽说大部分采集系统可设置灵敏度归一，但当系统通道数多时，所花的时间和出错的概率都是要考虑的。一般说电压输出比较容易做到，而电荷型除调整载荷重量则无其它办法。而电荷性一般通过电荷放大器灵敏度归一来解决问题。
2. 灵敏度年衰减率。一般说压电陶瓷都不可避免，问题是多少用户才能接受。进口传感器（如BK）的灵敏度其稳定性比国内的好得多是众所周知的，其关键就是采用独特处理过的压电陶瓷。为了解决问题很多用户采用年检，即送到计量部门重做灵敏度标定。如果要求特别高的场合可选用石英晶体的传感器。
3. 温度响应。传感器灵敏度随温度变化的大小。这里细分还可成灵敏度温度稳态响应和离散度
a. 灵敏度温度稳态响应指传感器在某一温度稳定状况下其灵敏度相对于室温时的变化，常用变化率（%）表示。对压电陶瓷来说由于其材料特性这种变化是非线性，所以应看其温度响应曲线。一般说低温的变化要比高温时大。另外IEPE（即ICP）电压型和电荷型输出的温度响应也不同，电压型的灵敏度温度变化是陶瓷压电系数，电容和内部电路随温度变化的总合。传感器温度响应好坏关键还是看压电陶瓷的性能，这也是国产传感器比不上进口的主要原因之一。国产传感器如能采用进口陶瓷则可弥补国产压电陶瓷的不足。
b. 离散度。所生产的传感器其温度响应的一致性。进口传感器一般提供所谓典型传感器温度响应曲线，但也没有温度响应离散度的技术指标。如果客户对产感器温度响应有很高要求的话，那只能逐个做温度响应曲线，这成本会很高。同样离散度的好坏主要取决于压电陶瓷的加工工艺。

另外几个议题：频率响应，动态范围/量程和线性度会在稍后再作讨论。

zhangxiang

楼上的说的很实用，期待对其它几个议题的详细讨论。

my-two-cents

以下是关于量程和动态范围的讨论。

大部分加速度传感器量程受非线性误差所制约。通用振动测量传感器其指标大多为1%，压电传感器的量程按其输出形式有较大不同：1）IEPE电压输出，量程由内部IC电路的工作电压范围所确定（一般为±5V）；2）电荷输出，量程由传感器结构线性输出范围所决定。一般说电荷型的量程远比电压型宽的多，但对大部分通用测量无论是电压型或电荷型其量程一般都能满足使用。考虑传感器量程的场合大多是冲击传感器的量程，特殊使用传感器即测量范围很宽用动态范围来衡量，以及温度对电压输出型的影响。

１．量程对冲击传感器来说是一个非常重要的指标。大量程冲击传感器是指量程在1万g到10万g或更高。此类传感器的非线性误差是使用者应非常仔细查看的细部指标而不能只看多少万g的量程指标。市面上冲击传感器给出非线性指标的高冲击传感器一般为2% 到10%（看量程大小）；不给出非线性误差指标的往往意味着较差或制造商根本就没有此数据。另外在冲击传感器中常见到另外两种非线性误差指标1）满量程非线性误差，2）分段非线性误差。

满量程误差，绝大部分高冲击传感器采用此种误差计算法，即在量程内每一点误差值均按最大量程点的误差来计算。其误差在输入g和输出电压V的坐标图上看是两条平行线所形成的误差带。因此说高冲击传感器不适合用于低g值的测量，因为其误差可能非常大。

分段量程非线性误差：针对满量程误差的缺陷，制造商提出分段满量程误差，不同的量程段用不同的非线误差值；其主要目的是降低低量程段上的误差。

大冲击传感器是传感器制造中难度较高的一部分，特别是实际测量中还希望传感器对地绝缘。虽然国内厂商中多家有号称达10万g的冲击传感器但绝大部分质量不可靠且不稳定，厂商采用让客户在好几个当中选用可用的。问题是对高冲击输出的核实无论是检测或实验室实测都要付出高代价，不可能逐个检验可用或不可用；也正是为此进口高冲击传感器非常贵而且控制进口到中国。如果国内供应商能提供具有可靠量程的冲击传感器是冲击测量界所期望看到的。

２．传感器动态范围。这是一个用的很少的传感器指标，且压电传感器的动态范围指标仅适用于IEPE电压输出型，并与灵敏度无关。动态范围用ｄＢ数表示是指传感器最大输出（量程）与最小输出（分辨率）之比然后去对数再乘２０。实际上此指标是考核电压型传感器内部电路性能特别是电路电噪声的。较好的IEPE电压型此指标值大于１１０ｄＢ，即按量程为５Ｖ其电噪声指标到达１５µＶ。如果要求动态范围宽并与较高的传感器频率范围结合则对传感器的设计提出很高的要求。国内厂商都套用国外传感器指标，实际传感器的电噪声很少会认真考核，真正能达到１５µＶ的传感器不多。振动测量界中用此指标的不多，如有哪位楼主有对传感器动态范围要求应用的实例的能否给出供论坛讨论。

３．温度对量程的影响。这里主要是针对IEPE电压输出型。通常电压输出的量程为５Ｖ，而这个５Ｖ量程上限取决于供电电压和传感器偏置电压的差值。如供电电电压１６Ｖ，传感器的偏置电压１０Ｖ，其差值为６Ｖ则量程为５Ｖ应没问题。但当环境温度变化时传感器的偏置电压往往变化，如果偏置电压的变化相对于温度变化是确定值则不会对量程产生大影响，只要确保其差值大于５Ｖ即可。问题是不好的IEPE电压输出传感器其偏置电压不稳定且漂移的范围很大，此时就必需考虑温度／传感器偏置电压对量程的影响。国内的IEPE电压输出传感器在室温及温度变化不大的场合大部分都还可以，虽然高温指标大多都标为１０５度或１０５度，但其高温时偏置电压的稳定性却很不可靠；很多可达到２～３Ｖ。这样其量程就会减小且不稳定。因此在实际使用中如有此特定的条件并发生大信号缓慢的变化则应给于考虑此可能。

imglcao

如此好的东西怎么能让它沉下去！顶了！

zjyou

加强学习！！！请问有没有传咸器的一些原理方面的书？