振动测试仪灵敏度标定

检测项目

参考灵敏度值：在特定频率（如160Hz）下，传感器输出的电压与输入机械振动量（如加速度）的比值，是标定的核心基准。

频率响应特性：检测传感器灵敏度随频率变化的曲线，确定其可用频率范围及平坦度。

线性度：评估传感器输出与输入振动量之间比例关系的直线性，确保在不同幅值下灵敏度一致。

横向灵敏度：测量传感器对垂直于其主灵敏度轴向振动的响应程度，该值越小越好。

幅值线性范围：确定传感器灵敏度保持恒定所对应的最大和最小可测振动幅值区间。

相位响应：检测传感器输出信号相对于输入振动信号的相位延迟随频率的变化关系。

安装谐振频率：确定传感器通过特定方式安装后，其自身与安装结构耦合产生的共振频率。

温度系数：评估传感器灵敏度随环境温度变化的特性，对于宽温环境应用至关重要。

基座应变灵敏度：测量传感器因安装表面变形（应变）而产生的虚假输出信号大小。

磁灵敏度：评估传感器在磁场环境中，因磁场干扰而产生的额外输出误差。

检测范围

频率范围：通常覆盖从0.1Hz到10kHz，高精度标准传感器可达更高频率。

加速度幅值范围：从微重力级（0.01 m/s²）到高冲击级（100,000 m/s²以上）。

速度幅值范围：涵盖从0.01 mm/s到1 m/s的振动速度测量范围。

位移幅值范围：覆盖从纳米级微小位移到数毫米级大位移的测量。

温度范围：标定环境温度范围，通常在-50°C至+200°C之间，特殊传感器范围更广。

动态范围：传感器可测量的最大信号与最小信号（本底噪声）的比值，常用分贝表示。

电容值范围：对于压电式传感器，其内部等效电容是重要参数，影响低频响应。

电阻抗范围：检测传感器在不同频率下的电阻抗特性，关系到与后续放大器的匹配。

灵敏度单位范围：包括mV/(m/s²)、pC/g、V/(m/s)等多种物理单位表示的灵敏度。

不确定度范围：标定结果的可信程度，高精度标定不确定度可达1%甚至更低。

检测方法

绝对法（激光干涉法）：利用激光干涉仪直接测量振动台的位移幅值，结合频率和输出电压计算灵敏度，是最高精度的基准方法。

比较法（背靠背法）：将被测传感器与一个更高精度的标准参考传感器背靠背安装，在相同激励下比较输出，是最常用的工业标定方法。

互易法：基于电-机可逆传感器的互易原理，通过电学和振动测量计算灵敏度，主要用于校准标准传感器。

冲击法：使用落锤或 Hopkinson 杆产生已知幅值的半正弦冲击，通过测量冲击加速度峰值和传感器输出进行标定。

重力场静态法：利用地球重力场，通过改变传感器姿态获得±1g的静态输入，用于低频加速度计的粗略校准。

离心机法：利用高精度离心机产生稳定的向心加速度场，用于中低频率段加速度计的高g值标定。

振动台正弦激励法：使用振动台产生单一频率的正弦振动，测量其幅值和传感器输出，逐点扫描获得频率响应。

随机振动激励法：使用振动台产生宽带随机振动信号，通过频谱分析一次性获得宽频带的频率响应特性。

阶跃力激励法：对压电传感器施加一个快速的阶跃力，通过测量其输出电荷的衰减时间常数来评估低频特性。

电激励法：向传感器内部的机电转换元件（如压电晶片）注入已知电信号，模拟机械激励，用于快速功能检查。

检测仪器设备

标准振动台系统：产生已知频率和幅值的纯净、稳定机械振动的核心设备，分为中低频和高频台。

激光干涉振动测量系统：绝对法标定的核心，用于非接触式测量振动台的位移、速度和加速度。

高精度参考标准传感器：其灵敏度经过绝对法标定，作为比较法中的“尺子”，要求具有极高的稳定性和低不确定度。

信号发生器与功率放大器：用于产生驱动振动台所需的电信号，并放大至足够功率。

高精度数字万用表或电荷放大器：用于测量传感器输出的电压或电荷信号。