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加速度传感器热灵敏度漂移的动态测试 　　摘要：本文介绍了加速度传感器热灵敏度漂移的动态测试系统组成和测试方法，分析了影响测试结果的主要因素。 　　Abstract: This paper describes the thermal sensitivity drift dynamic test system form and the measures of the accelerometer, analyzes the main factor influencing the test result. 　　关键词：动态测试；热灵敏度漂移；加速度传感器 　　Key words: dynamic test；thermal sensitivity drift；accelerometer 　　中图分类号：TP732文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）33-0294-02 　　 　　0引言 　　传感器的热灵敏度漂移[1]是衡量传感器的灵敏度随温度变化的特性的指标，它是体现传感器温度稳定性的最重要的指标之一。无论是电容式传感器，还是压阻式传感器，亦或是其它转换形式的传感器，这一特性都普遍存在。 　　对于加速度传感器，其热灵敏度漂移的测试方法一般可采用静态方法，也可采用动态方法。所谓静态方法是分别测量传感器在不同温度下+1g和-1g的输出，然后按下式计算传感器在不同温度下的灵敏度： 　　STi=（UTi1-UTi2）/2 （1） 　　式中：STi―传感器在不同温度下的灵敏度，mV/g；UTi1―传感器在不同温度时+1g下的输出，mV；UTi2―传感器在不同温度时-1g下的输出，mV。 　　则传感器的热灵敏度漂移为： 　　αS=（STi-S）/（Ti-T） （2） 　　式中：αS―传感器的热灵敏度漂移，%/FS/℃；S―传感器常温时的灵敏度，mV/g；Ti-T）―测试温度与常温的温差，℃。 　　这种方法主要适合于测试压阻式加速度传感器具有零频输出时的情况，而对于那些没有零频输出的加速度传感器，这种方法则不适用，必须采用动态方法测试。所谓动态方法，即是在不同温度时，在激振台上利用比较法测试传感器在某一g值某一频率下的灵敏度，然后按公式（2）计算加速度传感器的热灵敏度漂移。这种方法适合于所有加速度传感器热灵敏度漂移的测试。 　　1测试系统的组成 　　加速度传感器热灵敏度漂移的动态测试系统组成如图1所示。测试时，连接整个系统，并通电。将高低温试验箱调整至测试温度，达到热平衡后，通过标准信号发生器和功率放大器给激振台施加某一g值某一频率的振动，记录被测加速度传感器的输出和标准加速度传感器通过电荷放大器的输出，则被测加速度传感器在此温度下的灵敏度为： 　　STi=（UTi/US）?SS （3） 　　式中: SS―一次标准的校准系数，mV/g；US―一次标准的输出，mV；UTi―被校传感器的输出，mV。 　　测试所有需要温度的灵敏度，按公式（2）即可计算出加速度传感器的热灵敏度漂移。 　　2影响测试结果的主要因素 　　从图1测试系统的组成可以看出，影响测试结果的主要因素有以下几个方面：①标准加速度计的热灵敏度漂移。标准加速度计一般都采用压电式传感器，在其指标中不给出热灵敏度漂移指标。而实际上，这种漂移是肯定存在的。根据公式（3）可知，其漂移量的大小，将直接影响到被测传感器相应温度下灵敏度的计算。因此在实际测试时，将标准加速度计安装在高低温试验箱的外面，并且尽量控制环境温度，使标准加速度计在理想的恒温条件下工作。②测试连杆的刚度。置于高低温试验箱内的被测传感器通过连杆与激振台连接。为了能不失真地传递振动，要求连杆的刚度足够大。 　　如图1所示，连杆的一端固定在激振台上，另一端伸进高低温试验箱安装被测传感器。 　　根据材料力学理论[2]，连杆的弯曲刚度和拉伸刚度分别为： 　　kw=3EJ/l3（4） 　　kl=SE/l（5） 　　对于圆截面杆来说，公式（4）为： 　　kw=πEd4/（21.3l3） （6） 　　如果取连杆的直径小于连杆的长度，则其弯曲刚度小于其拉伸刚度，连杆的第一阶振型为横振，其固有频率为： 　　ωn= （7） 　　式中：M―端重质量，这里指传感器质量与安装夹具的质量之和，kg；M―连杆的质量，kg。 　　要使被测传感器不失真地感受激振台的振动，必须使连杆的固有频率大于测试频率的五倍，即： 　　ωn≥5ω （8） 　　由公式（8）和公式（7）联立，可以确定连杆的结构尺寸。 　　d4/l3≥532.5ω2（M+0.23m）/πE（9） 　　3试验结果 　　利用以上公式，设计连杆结构尺寸如下： 　　直径d=30mm，长度l=320mm，材料选择铝合金，E=