横河测试测量波形记录仪DL850E产品主要功能是什么?( 三 )


频率响应校准一般用正弦激励法,至少在七个频率点上进行,对于多轴向传感器一般只进行每个轴向2000 Hz以下的校准,对于重量较大的单轴传感器也只进行2000 Hz以下的频率响应校准 。除七个频率响应校准外,尚需进行频率扫描,这是为了检查传感器在工作频段内,有无局部谐振 。在扫描频段内,要求所用的振动台轴向正弦加速度失真小于5%,横向运动小于25% 。若频率响应在工作频段内偏差超过10%,可能是传感器选择不当,或者是传感器性能有所变化,此时应当重新进行校准 。
对非正弦测量,要使信号波形不失真,就要求相移正比于频率或为零度,而压电加速度传感器,因其阻尼通常小于临界阻尼的0.1,一般无需进行相频校准 。如果传感器是连同滤波器和射极输出一起使用,则相位随频率而改变,往往要进行相频校准 。
目前最常用的频率校准方法是正弦单点测量、频率扫描和随机激励校准,前两种一般不涉及相频,后一种可以和标准传感器进行相位比较校准 。此外,还有一种简易的冲击法用于确定安装谐振频率 。
(2)逐点正弦振动频率响应校准 。它比比较法振动装置简单,就是将被校和标准传感器及它们的测量系统,背靠背地安装在校准台上,逐个频率以标准传感器为准进行相对校准 。面对于高频标准传感器则情况复杂些,因为传感器要进行绝对法高频校准,它的外壳已经不能被当做刚体,而已经呈现了模态特征 。
最简单的情况是标准传感器空载时的频率响应和安装谐振频率的测定 。空载频率响应是指传感器传递面的振动加速度不变的情况下其电输出和频率之间的关系,例如可采用激光干涉法来保持传递加速度恒定的情况 。
逐点法求取频响曲线的偏差如前所述或者以某一频率点为准,或者以平坦段的平均值为准来考虑问题 。在实践中也有采用折线法、最小二乘法或直线拟合法,但这些方法都不合二阶单自由度的数学模型,或者计算太繁杂,所以比较实用的是自动扫描法 。
(3)自动扫描校准法 。它实际上也是一种比较校准 。它的校准激励源是一个微型振动台,在台面内装有参考加速度计(或参考标准加速度传感器),这个加速度传感器的固有频率远远高于被校加速度计的固有频率 。利用此加速度计线性频率段的输出作为台面激振力的控制信号,就可维持台面在任意频率下的加速度值为常数,则被校传感器的输出反映了随频率变化的情况 。被校加速度计的输出经放大器传至电平记录仪即可绘出曲线,这条曲线就是幅频响应曲线 。振动台由功放推动,而功放由压控振荡器激励,振荡器的频率扫描由电平记录仪通过软轴驱动,以实现频率同步;振荡器的输出电平受来自参考加速度计输出的控制 。利用参考加速度计的输出电平使台面加速度值恒定,即实现所谓定加速度振动 。一般来说,在台上被校的传感器质量不能太大,它应比振动台活动质量部分小近10倍左右 。
这种频率响应校准幅值精度在5%~6%间(约0.5dB) 。为改进其幅值精度,可采用步进式扫描数字记录的方法,精度可提高到3%(约0.3dB) 。其工作原理为跳点式扫描信号发生器在控制器的控制下进行步进频率扫描,相当于每个步进点都进行一次比较法测量,因而精度有所提高 。但和连续式相比,它是不连续点,是频率值和两台传感器(被校与内装标准)电压比较的步进值 。
(4)随机振动传递函数法频率响应校准 。正弦校准受正弦振动不纯、谐波失真、噪声等因素影响:并且它不能给出相位方面的任何信息;再者,受所用电测仪器和分析方法的限制,费时较长 。对加速度计及配套的信号适调仪进行动态校准时,用数字测量系统和分析方法处理数据较为优越 。该方法的关键设备是傅里叶分析仪,它可进行二通道的傅里叶分析和二通道间的传递函数分析,同时它还能产生具有相当带宽的白噪声,由它激励振动台,就使频响的测量和校准成为可能 。标准传感器是经过激光干涉仪的绝对法仔细校准的,因而其频率响应的幅频特性和相频特性认为是已知的 。如前所述,对于比较法的几种情况,若使用灵敏度比较仪,在f=160 Hz时,其总不确定度<1.0%;对于普通的背靠背比较法,在f=160 Hz内,总不确定度约<2%;全频段(20Hz~2kHz)内,总不确定度约在3%~5%;用傅里叶在白噪声情况下运作,则不确定度约为5% 。为此,又提出了“切换法”和“替换法”两种自校正方法,使这种随机激励、快速傅里叶的分析法精度有较大的提高 。