[发明专利]振动传感器频率响应特性的测量方法

说明书

本发明提供一种振动传感器频率响应特性的测量方法，其包括：a)将待测振动传感器和参考振动传感器方向一致地固定在同一振动发生器上；b)使振动发生器在垂直方向上产生频率为f的简谐振动；c)将待测振动传感器和参考振动传感器输出的电平值对应求差；d)将待测振动传感器和参考振动传感器输出的电平的对应差值分别与参考振动传感器的预先标定的在同方向、同振幅、同频率振动下输出的电平对应值求和，以得到待测振动传感器的与频率f对应的灵敏度；e)在一定范围内改变频率f，并重复上述步骤b)至步骤d)，从而获得待测振动传感器的频率响应特性。使用该方法可以提高测量精度，使得利用普通测试设备也能测出精确的频率响应特性曲线。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体说，涉及一种振动传感器频率响应特性的测量方法。

背景技术

随着通信行业的发展和可穿戴智能设备的兴起，振动传感器得到了更加广泛的应用。一类普遍使用的振动传感器的工作原理是，通过前置结构感受外界的振动加速度，然后通过后置芯片输出与该振动加速度对应的电平值，从而根据该电平值可以求得振动传感器所感受的振动加速度。振动传感器性能的一个重要方面可以由其频率响应特性曲线来衡量。振动传感器的频率响应特性曲线是指振动传感器的灵敏度随其所感受的振动频率而变化的曲线，具体说，对于振幅一定、频率为f的振动，振动传感器感受该振动的灵敏度可以表示为10×log(V(f)/V₀),其中，V(f)为振动传感器感受该频率振动所输出的电平值，V₀＝1V。

实际中使用的振动传感器多为三向振动传感器，可以同时感受三个正交方向上的振动，并分别输出与该三个方向的振动相对应的电平值。图1a和1b为示意图，示出了现有的振动传感器频率响应特性的测量方法。应该注意，在图1a和1b中，为了简洁和清楚，只画出了与一个方向上的振动相对应的电平输出。在后面的描述中，也是只针对与一个方向上的振动相对应的电平输出进行描述。本领域技术人员很容易将其推广到三个振动方向的描述上。在测量振动传感器的频率响应特性时，现有的测量方法分两步进行。

第一步,如图1a所示。首先，将参考振动传感器100固定在振动发生器10上。参考传感器100可以为知名传感器制造商生产的高精度、高稳定性振动传感器，其出厂时一般均自带一组频率响应数据作为校准使用。或者，参考传感器100也可以为一般振动传感器，但已在高规格试验中测得了精确的频率响应数据。然后，驱动信号源20发出频率为f的正弦波驱动信号，使振动发生器10在垂直方向上产生频率为f的简谐振动。设置在振动发生器10上的参考振动传感器100感受该振动后输出与其对应的电平值V_r(f)+V_e(f)，其中，V_r(f)表示参考振动传感器100在高规格试验中测得的在频率f振动下输出的电平值，V_e(f)反映了由于振动发生器10产生的振动偏离了简谐振动(即振动失真)而引起的参考振动传感器100的输出电平值V_r(f)的变化(即测量误差)。接着，将参考振动传感器100输出的电平值V_r(f)+V_e(f)与参考振动传感器100在高规格试验中测得的电平值V_r(f)一起输入求差装置30(例如差分运算放大器)，从而得到由于振动发生器10的振动失真而引起的电平值的测量误差V_e(f)。