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如何校准DC直流响应的加速度计

直流响应加速度计是能够测量直流或0 Hz响应的振动传感器。***常见的直流响应加速度计是基于可变电阻或电容设计的。测量和仪器仪表行业中通常称为压阻电阻(PR)或可变电容(VC)的传感器，这些传感器覆盖广泛的应用,从用于军事和国防应用的昂贵的精密传感器,到部署在智能手机和汽车安全气囊电子元件上的非常便宜的MEMS传感器。

　　PR压阻加速度计是由传感元件设计的，它们的电阻会因施加的机械应力而改变。他们利用压阻材料，通常是金属应变片或硅电阻，以惠斯通电桥形式配置，并需要一个固定的直流激励电压供电。传感元件通常与悬臂梁连接，悬臂梁会随着加速度而弯曲，从而导致电阻的变化。由于这种变化的电阻对稳态加速度很敏感，比如它在地球重力场中的方向，PR加速度计提供了一个真实的直流响应。

　　VC加速度计感应到与加速度有关的电容的变化，从而改变通电电路的输出。通常，传感元件的设计由两个平行板电容在差分模式下工作组成。这些电容与两个固定电容一起工作在桥式电路中，当结构受到加速度影响时，它们会改变振荡器产生的峰值电压。电路捕获峰值电压，并将其输入一个加法放大器，该放大器处理***后的模拟输出电压信号进行测量。

　　PR和VC加速度计都是典型的三线或四线制激励电源;对于四线制版本，一对用于信号/接地的引线和另一对用于电源/接地的引线;对于三线制版本，一对用于共享接地的引线。激励电压是一个固定的直流电压，通常设置在一个指定的范围内(请参阅制造商具体型号的技术规格表)，并可以影响被测单元的灵敏度。因此，在校准这些类型的传感器时，使用可靠的、校准过的直流电源，并在校准证书上注明激励电压是非常重要的。

　　这些类型的传感器设计的一个显著优点是，传感器是真正对直流加速度响应的，至少在0 Hz上它们具有内在的自校准能力。由于传感器对直流加速度很敏感，所以它们对地球引力场中的“翻转”也很敏感。因此，如果你有一个固体表面的平面，传感器可以从一边翻转到另一边，(180度翻转从底部到顶部)这相当于2 g的变化。通过测量直流电压输出变化，并除以2 g，可以计算出0 Hz时的单位灵敏度(单位为V/g或mV/g)，并验证其直流响应性能。此外，直流偏置电压也可以用同样的方法测量，通过找到1 g和-1 g激励之间的电压“中点”。

　　完整的校准通常还包括频率响应校准，传统上在电动空气轴承校准级振动台上作为步进正弦扫描进行。这种方法通常是二次校准，通常称为“背对背”，参照“背对背”传递标准设计。需要注意的是，校准的频率范围取决于振动台的性能。工业标准宽频空气轴承校准振动台的工作范围为5 Hz到15 kHz或20 kHz。这些振动台一般具有良好的横向运动特性，但行程短(通常约10毫米)。由于在下降的频率上缺乏合理的加速度水平，这一短行程无法在低于5Hz的频率上进行足够的校准。为校准5 Hz至0.1 Hz，必须使用专门的长冲程振动台(一般可达0.25 米冲程)，以便校准技术员在这些超低频率下产生适当的加速度。在校准直流响应加速度计时，这一点可能尤其重要。直流响应加速度计用于测量非常低的频率，适用于汽车行驶质量或民用基础设施动力学等应用。无论在校准过程中采用哪种振动台设计，将动态校准的***低频率与翻转试验的直流响应进行比较都是很好的实践。

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