[发明专利]自校式压电加速度计及其自校方法

说明书

本发明涉及一种自校式压电加速度计及其灵敏度和频响特性的自校方法，可应用于航空、航海、抢炮、机械、车辆、电子、建筑、化工等方面的振动测量。

目前，人们用于测量振动的主要传感器是压电加速度计。由于压电陶瓷元件的老化等原因，压电加速度计的灵敏度的长期稳定性较差，需要经常进行校准。

压电加速度计的灵敏度的绝对校准可用互易法进行，但用普通的两个压电加速度计进行互易校准时接收加速度计的输出信号随着振动频率的降低而降低，一般校准的下限频率只能进行到300-500HZ，而相应的输出信号只有10-20μv，信号淹没在各种噪声中，故测量时必须使用频率分析仪，对于一些安装后不能拆下而又要知道其灵敏度变化情况的装置，一般采用压电陶瓷元件的压电加速度计就不能满足要求。鉴于上述原因，本发明的目的是克服目前普遍使用的压电加速度计及其校准工作中存在的缺点，设计一种不需拆卸，校准方便，校准精度较高的压电加速度计及其校准方法。

首先，本发明提供了一种自校式压电加速度计，它的特点是两个压缩式压电加速度计安装于一个壳体内，中间由质量体隔开，质量体与壳体电短路，每个压电式加速度计由两片压电陶瓷片并联安装，两电压电陶瓷片之间有一引出极板，两个压电式加速度计分别在对应的输出端相连，两输出端彼此独立。

在一般振动测量时，上，下两个加速度计均可单独使用，与一般的加速度计没有什么两样，在进行自校准时，一个压电式加速度计作为发射传感器，另一个则作为接收传感器。

本自校式压电加速度计具有灵敏度自监视功能，同时，只要进行一些简单测试，还可知道它本身的内部频响即作安装状态时的频响情况。

其次，本发明还提供了一种用于自校式压电加速度计灵敏度的自校方法，其特点是先对该自校式压电加速度用振动标准装置进行校准，得出上、下加速则计当时各自的灵敏度值，然后再测出下加速度计的激励电流和上加速计的输出电压，取这些数据作为灵敏度自监视的参照值。此后的灵敏度自监视测量只需测量出上、下加速度计当时的灵敏度比值（即输出电压比）以及下加速度计当时的激励电流和上加速则计的输出电压等参数，代入公式

式中：S_A下-自校式压电加速度计的下加速度计用振动标准装置校准的灵敏度值。

E_c1;E₁-分别为自校式压电加速度用振动标准装置校准时，上、下加速度计在某一加速度值时的输出电压。

E_c1′;E₁′-分别为自校式压电加速度计在灵敏度自监视时，上、下加速度计在同一振源上所得到的各自输出电压。

e-在用振动标准装置校准的当天，下加速度计的发射电流I流过已知电阻R所产生的电压值。

e′-在灵敏度自监视时，下加速度计的发射电流I流过已知电阻R所产生的电压值。

E_c2-在用振动标准装置校准的当天，上加速度计接收下加速度计振动的输出电压。

E_c2′-在灵敏度自监视时，上加速度计接收下加速度计振动的输出电压。

即可得到当时的灵敏度值S_AT′。

本发明同时提供了一种用于自校式压电加速度计内部频率响应（即非安装状态的频率响应）的测量方法。此方法是在不同频率点测出上、下加速度计的灵敏度比值（即输出电压比）以及下加速度计当时的激励电流和上加速度计的输出电压，代入公式

H＝（K/C）＝常数

其中：S-自校式压电加速度计内部位移灵敏度。

E_c2″-上加速度计接收下加速度计振动时的输出电压。

E_c1″;E₁″-分别为上、下加速度计接收同一振动时的各自输出电压。

E₂-下加速度计的激励电压。

K-弹性系数。

C-发射加速度计的电容量。

即可得到该自校式压电加速度计内部频率响应，

以下是自校式压电加速度计的实施例。

图1  自校式压电加速度计装配结构图。

图2  自校式压电加速度计俯视图