GB/T 13823.1-1993 振动与冲击传感器的校准方法 基本概念

中华人民共和国国家标准

振动与冲击传感器的校准方法

GB/'f138231一93

基本概念

Methodsforthecalibrationofvibrationandshockpick-ups

Basicconcepts

本标准等效采用国际标准工SO5347/0-1987((振动与冲击传感器的校准方法第零部分:基·‘本概

1主题内容与适用范围

本标准规定厂i5.线运动位移、速度和加速度传感器(以下简称“传感器”)应校准的主要特性和有关

校准力法的摧本概念

本标准适用于具有电敬输出的传感器的校准

卞标准不适用于测量旋转运动和惯性导航用加速度传感器的校准

2引用标准

GB!'F2298机械振动与冲击术语

GB7665传感器通用术语

3术语

本标准中除引用了GB/T2298和GB766,5中的术语外，还规定了下列术语。

3.1有效响应effectiveresponse

在传感器灵敏轴方向上.由输入的机械振动或冲击所引起的传感F的响应这种响应是正确使用传

感器A行测量，取得可靠数据所期望的

12乱真响应spuriousresponse

在使IIl传感器测量机械振动或冲击时.由同时存在的其他物理因素所引起的传感器的响应这种响

应是卜扰IF确测枯的是不期望的

33参考灵敏度referencesensitivity

在给定的参考频率和参考幅值下传感器的灵敏度值

4校准的主要特性

4.1主要特性的分类

传感$s应校准的主要特性可分为有效响应和乱真响应两类。

4.1门有效响应主要有:

。.灵敏度;

卜.幅频响应和相频响应;

非线r>:度

国家技术监督局1993一06门1批准1994一03一01实施

Gs/'r13823.1-93

4.1-2乱真响应主要有:

a.温度响应:

b.瞬变温度灵敏度;

横向灵敏度;

d.旋转运动灵敏度;

。.基座应变灵敏度;

f.磁灵敏度;

只.安装力}t'.灵敏度;

h.对特殊环境的响应。

4.2有效响应

4.2门灵敏度

一般情况下.传感器的灵敏度是指幅值灵敏度.而不考虑相位关系

在正弦振动发生器上，使传感器的灵敏轴与振动方向致，侧址其输出电I+和作用f'牛勿A器的机械

振动量，求出其比值，便可确定传感器的灵敏度

4.2-2幅频响应和相频响应

在输入的机械振动量值不变的情况下，传感器输出电量的幅值随振动频率的变化.称为幅频响应

而输出电量的相位随振动频率的变化，称为相频响应

在工作频段内连续地改变振动频率，且维持输入的机械振动量幅值不变.同时观测传感器的输出.

便可测定幅频响应。若同时测量传感器输出电量与输入机械振动to间的柏位差，则又可测定相频响应

一般情况下，只要求知道幅频响应。在接近传感器}几、下限频率处使用传感器，或有要求时.则必须

知道相频响应

4}2.3非线性度

在给定的频率和幅值范围内，输出量与输入量成正比时.称为线性变化实际传感器的校准结果与

线性变化偏离的程度，称为该传感器的非线性度。

在由最小值到最大值的传感器动态范围内，逐渐增大输入的机械振动续,同时测垦传感器输出幅仙

的变化，便可测定传感器的输出值与线性输出值的偏差量。在使用正弦振动发生器进行测定}}寸，可在传

感器的工作频率范围内选定几个频率进行，以覆盖传感器整个动态范围

一般在传感器动态范围的上限附近传感器的输出值与线性值的偏差址最大所允许的偏差橄取决

于具体测量的要求

4.3乱真响应

4.3.1温度响应

传感器灵敏度随温度的变化，称为传感器的温度响应。用侧试温度下的灵敏度与室温卜的灵敏度之

差相对于室温灵敏度的百分数来表示。

4.3.1,1通常用比较法进行温度响应测试测试时.被测传感器与标准传感器同轴刚性地安装到振动

发生器L，被测传感器放在加温箱内，而标准传感器可放在加温箱外，也可在采取保护措施后放在加温

箱内，但必须保证在整个测试过程中，在规定的温度下标准传感器的灵敏度的变化不超过2/o将标准

传感器放在加温箱内进行温度响应测试时，只能在已知标准传感器温度响应的温度范围内进行

对测试用振动发生器和夹具应进行挑选以保证在测试频率点L振动发生器的横向运动比小于

25%,被校传感器与标准传感器之间的相对运动可以忽略

4.3.1.2对1-能响应零频加速度的传感器需在温度的匕下限分别测龄其零点偏移员、

4.3.1.3对于内阻尼值比临界阻尼值大10%的传感器及动圈式传感器应在整个颇段内布s'%'1定四

个频率点.在除室温以外的四种温度卜用相同的振幅进行测试

4.3.1.4对于压电传感器，在最高测试温度下稳定之后，应测其内电容和电阻若测得的I'"1电阳已低到

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影响配套信号适调仪的低频响应，则应在该温度卜进行低频响应测试

4.31.5高温不仅彩响传感器及与之配套的信号适调仪所组成的整个系统的噪声和稳定性，Pr,且也彩

响传感器的低频响应，因此应对整个系统进行测试。应选用若卜个测试频率，以保证吏好地给出温度uj}}jj

Iv

4.3.2压电传感器的瞬变温度灵敏度

I'I.有热释电效应的传感器在瞬变温度作用下将产生电输出，该输出的最大他一与传感器灵敏度和F

度改变坛乘积的比fill称为瞬变温度灵敏度。

4.3.2.11+电传感器在瞬变温度作用h均舰生热释电输出其‘值取决于构成晶体的材料和传感器结构

型式，其主频率远低十lHz由于大多数信号适调仪的低频特性不够低，所以传感器热释电输出的主要

成分将被滤除因此最终的热释电输出值取决于温度变化率和传感V与信号适R仪配套之后的特性

4.3.2.2应当用实际情况下与传感器配套的信号适凋仪进行热释电试验

将被试传感器以常用的固定方式固定到1%量为传感器质量切倍的铝块卜将传感器与铝块一起快

速地放入盛有冰水或其他液体的槽中槽中液温与室温应),}20'C,应给出槽中所用液体的名称

应采取防护措施，防止液体渗入传感器或接头处.使绝缘电阻F降

用直流r波器或记录仪可测出信号适调仪的最大输出值和由零到达最大值的时间

4.3,2.3山传感器的最大输出值除以槽中液温与室温之差与传感器灵敏度的乘积，则可得瞬变温度灵

敏度，单位为n,·、一艺/C

4.33横向灵敏度比

在与传感器灵敏轴垂直的方向卜受到激励时传感器的灵敏度，称为横向灵敏度横向灵敏度与沿灵

敏轴方向上的灵敏度之比，称为横向灵敏度比

4.3.3.1对加速度计，通常在500Hz以下的某一频率上测定横向灵敏度比，井给出该频率值应注意

到，传感器的横向灵敏度比是与频率有关的

4.33.2在该频率卜施加正弦振动，应保证在与灵敏轴垂直平面内的正弦运动量至少应为灵敏轴方问

上正弦运动址的10。倍使被试传感器围绕灵敏轴转动，并以45。或更小的分度为一档进行测量，则可测

定最大横向灵敏度值

43.3.3在对横向灵敏度比小于1%的传感器进行测量时，测量者必须具有高度熟练的技术，所用IF.

弦振动发生器的横向运动量必须小

4.3.4旋转运动灵敏度

某>hk直线振动传感器对旋转运动是敏感的。在进行试验时必须小心，以免造成测母误差。

4.3.5基座应变灵敏度

在传感器荃座产生应变时会引起不应有的信号输出，该输出值与传感器灵敏度和应变值乘积的比

值，称为基座应变灵敏度。

推荐应用卜述方法测定由于传感器基座弯曲而造成输出所产生的误差

4.3.5,1将宽76mm、厚12.5mm、自由长度为1500mm的钢质悬臂梁夹紧在刚性底座上该梁的固

有%f率接近SHz,

4.35.2将被校传感器安装在梁上距固定端40mm处.同时在该处贴上应变片测最应变，装I-一个灵

敏度比被校传感器高10倍，比基座应变灵敏度低得多的传感器来检测该点的实际运动量使梁作F3由

振动当应变值为250X10-(此时曲率半径为25m)时测量被校传感器的输出n

4.3-5.3测出应变片的输出值和被校传感器的输出值后，由被校传感器所测得的运动杖巾减去梁在该

点的实际运动举.该差值便是由于存在基座应变而造成的误差。将此差值除以250,便n1得到相对}-

1X10`应变值的基座应变灵敏度，其单位为m"s2介‘

4.35.4应当在与传感器灵敏轴垂直的不同方向上，在基座应变灵敏度测试力法I，规定的不同应变伯

下测鱿应变灵敏度，并给出最大仇。

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4-3.6磁灵敏度

传感器被置于磁场中时会产生的不应有的信号输出，该输出值与传感器灵敏度和磁J}j的磁感先

度乘积的比值，称为传感器的磁灵敏度

4.3.6.1将被校传感器放在频率为50Hz的磁场中，XJ不同类型的传感器应施加小同的场强.哎变阵

感器与磁场的相对方向.记录下传感器的最人输出电信号

4.3.6.2将最大输出电信号除以传感器的灵敏度，便得到由于存在磁场所造成的误旅.再除以愁场的

磁感应强度，便可得磁灵敏度对于加速度计.以m·、一2了r为单位;对到虫度计，以二，;’,T为单仁:;

对于位移计，则以m/T为单位

4.3.6.3由于各种因素的影响，磁灵敏度的测定比较困难在进行测试时应‘注意剔除感应的R诚振动

和寄生的电噪声等

43.了’芡装力矩灵敏度

采用螺纹安装的传感器，安装力矩的变化会引起灵敏度发生变化施加12倍规定安装力矩或施加

2倍规定安装力矩时的灵敏度与施加规定安装力矩时的灵敏度之最大):;值，相对于施加规定安装力知

时灵敏度的比值的百分数，称为安装力矩灵敏度

4.3,7-1对采用螺纹安装的传感器，应分别山零开始，施加安装力矩规定值的1/2,1和艺倍.I'),确定4%

于安装力矩的变化所造成的传感器灵敏度的变化。所施加力矩的不确定度不应超过15r

4.3.7.2在正常安装条件下需用·个以上的螺钉时，则应对每个螺钉同时进行安装力矩测试

4,3.7.3安装传感器的试验表面应当是平整、光滑、没有任何毛刺或损伤的钢质表面

4.3-7-4安装传感器的螺纹孔应与安装面垂直

4.3.7.5对接触界面和螺纹孔应进行润滑，并给出所用润滑剂。

4.3.8特殊环境的响应