加速度計(jì)
關(guān)注創(chuàng)建者：HBK測(cè)試與測(cè)量 創(chuàng)建時(shí)間：2020-10-10
加速度計(jì)的視頻教程
B&K聲學(xué)與振動(dòng)-振動(dòng)測(cè)量基礎(chǔ)與加速度計(jì)培訓(xùn)
B&K聲學(xué)與振動(dòng)-振動(dòng)測(cè)量基礎(chǔ)與加速度計(jì)培訓(xùn) 適用人群：有振動(dòng)測(cè)試需求的用戶 振動(dòng)測(cè)量基礎(chǔ)與加速度計(jì)培訓(xùn)【已結(jié)束】 直播時(shí)間：2019-06-04 10:00 為幫助用戶了解加速度計(jì)與振動(dòng)測(cè)試原理，熟悉振動(dòng)測(cè)試過程，本培訓(xùn)將介紹加速度計(jì)的原理與振動(dòng)測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)，所需儀器設(shè)備的選擇，常用振動(dòng)分析方法等，內(nèi)容主要包括： 1.電荷與IEPE加速度計(jì)構(gòu)造、靈敏度、頻率范圍、安裝方法、動(dòng)態(tài)范圍
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振動(dòng)測(cè)量基礎(chǔ)研討會(huì)
培訓(xùn)大綱： 為幫助用戶了解加速度計(jì)與振動(dòng)測(cè)試原理，熟悉振動(dòng)測(cè)試過程，本培訓(xùn)內(nèi)容主要包括： 1.振動(dòng)的定義、來(lái)源等基礎(chǔ)知識(shí) 2.典型的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) 3.電荷與IEPE加速度計(jì)構(gòu)造、靈敏度、頻率范圍、動(dòng)態(tài)范圍、安裝方法 4.適調(diào)放大器類型、加速度傳感器的校準(zhǔn)、使用中需要注意的一些事項(xiàng) 5.HBK 品牌傳感器 6.提問與解答
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HBK振動(dòng)測(cè)量基礎(chǔ)
幫助用戶了解加速度計(jì)與振動(dòng)測(cè)試原理，熟悉振動(dòng)測(cè)試過程，本培訓(xùn)內(nèi)容主要包括： · 振動(dòng)的定義、來(lái)源等基礎(chǔ)知識(shí) · 典型的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng) · 電荷與IEPE加速度計(jì)構(gòu)造、靈敏度、頻率范圍、動(dòng)態(tài)范圍、安裝方法 · 加速度傳感器的校準(zhǔn)、使用中需要注意的一些事項(xiàng)、加速度選型 · 振動(dòng)后處理常規(guī)方法、微振動(dòng)測(cè)量介紹 · 提問與解答 咨詢更多HBK產(chǎn)品信息
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加速度計(jì)的實(shí)例教程
什么是加速度計(jì)？
加速度計(jì)是一種機(jī)電傳感器，它能把振動(dòng)或沖擊的加速度轉(zhuǎn)換成與之成比例的電信號(hào)輸出，并在儀表或其它合適的指示設(shè)備上讀取。
Brüel & Kj?r加速度計(jì)的有源元件由壓電盤或壓電片組成，由振動(dòng)質(zhì)量加載并通過夾緊裝置固定。當(dāng)加速度計(jì)受到振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的慣性質(zhì)量對(duì)壓電單元施加可變力，與慣性質(zhì)量的加速度成比例，壓電單元產(chǎn)生成比例的電荷輸出。
我們的各種傳感器設(shè)計(jì)都是這樣說明的：
加速度計(jì)前置放大器
除了具有內(nèi)置前置放大器的DeltaTron加速度計(jì)外，Brüel & Kj?r電荷加速度計(jì)的輸出需要經(jīng)過前置放大器進(jìn)行信號(hào)適調(diào)。
推薦使用電荷放大器，Brüel & Kj?r提供多種高性能的電荷放大器，您可以在不改變系統(tǒng)靈敏度的情況下使用非常長(zhǎng)的連接電纜。
大多數(shù)Brüel & Kj?r電荷放大器都有以下一個(gè)或多個(gè)信號(hào)調(diào)理功能：
靈敏度調(diào)整：允許直接輸入傳感器靈敏度，從而提供統(tǒng)一的系統(tǒng)靈敏度。
積分網(wǎng)絡(luò)：自動(dòng)將測(cè)量的加速度轉(zhuǎn)換為速度和位移信號(hào)。
高通和低通濾波器：允許在前置放大器上選擇不同的下限和上限頻率，以便從測(cè)量中排除不需要的信號(hào)和加速度計(jì)諧振的影響。
三軸加速度計(jì)
三軸加速度計(jì)用于同時(shí)在三個(gè)相互垂直方向（軸）上進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。經(jīng)驗(yàn)法則，三軸加速度計(jì)比普通單軸傳感器提供更多的測(cè)量信息。
通常，三軸加速度計(jì)由三個(gè)單獨(dú)的加速度計(jì)組成，安裝在相差90度的同一個(gè)外殼中。但是，這限制了加速度計(jì)的最小尺寸，并意味著每個(gè)軸都有不同的參考點(diǎn)。
Brüel & Kj?r應(yīng)用正交剪切型設(shè)計(jì)了多款非常緊湊的三軸加速度計(jì)，其中所有軸都具有相同的參考點(diǎn)。
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什么是加速度計(jì)？
加速度計(jì)是一種機(jī)電傳感器，它在其輸出端子上產(chǎn)生與其受到的加速度成比例的電輸出。
輸出信號(hào)可以通過電子方式處理并在儀表或其它合適的指示設(shè)備上讀取。
Brüel & Kj?r加速度計(jì)的有源元件由壓電盤或壓電片組成，由振動(dòng)質(zhì)量加載并通過夾緊裝置固定。
壓電單元產(chǎn)生與施加的力成比例的電荷。當(dāng)加速度計(jì)受到振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的慣性質(zhì)量對(duì)壓電單元施加可變力，與慣性質(zhì)量的加速度成比例。
我們的各種傳感器設(shè)計(jì)都是這樣說明的：
加速度計(jì)前置放大器
除了具有內(nèi)置前置放大器的DeltaTron加速度計(jì)外，Brüel & Kj?r電荷加速度計(jì)的輸出需要通過前置放大器。
推薦使用電荷放大器，Brüel & Kj?r為此目的生產(chǎn)了多種高性能前置放大器。使用電荷前置放大器，您可以在不改變加速度計(jì)和前置放大器組合的指定靈敏度的情況下使用非常長(zhǎng)的連接電纜。
由于便于校準(zhǔn)和測(cè)量通常與整體增益和頻率范圍同樣重要，因此大多數(shù)Brüel & Kj?r加速度計(jì)前置放大器都有以下一個(gè)或多個(gè)信號(hào)調(diào)理輔助工具：
靈敏度調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)：允許直接輸入前置放大器上的傳感器靈敏度，從而提供統(tǒng)一的系統(tǒng)靈敏度。
積分網(wǎng)絡(luò)：自動(dòng)將測(cè)量的加速度轉(zhuǎn)換為速度和位移信號(hào)。
高通和低通濾波器：允許在前置放大器上選擇不同的下限和上限頻率，以便從測(cè)量中排除不需要的信號(hào)和加速度計(jì)諧振的影響。
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三軸加速度計(jì)
三軸加速度計(jì)用于同時(shí)在三個(gè)相互垂直方向（軸）上進(jìn)行振動(dòng)測(cè)量。經(jīng)驗(yàn)法則，三軸加速度計(jì)比普通單軸傳感器提供更多的測(cè)量信息。
通常，三軸加速度計(jì)由三個(gè)單獨(dú)的加速度計(jì)組成，安裝在相差90度的同一個(gè)外殼中。
展開 它是由三軸加速計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁力計(jì)等多種傳感器組成的模塊。IMU在無(wú)人駕駛汽車、無(wú)人機(jī)上面應(yīng)用的比較多，包括手機(jī)等很多電子設(shè)備也有IMU傳感器的存在。下面就來(lái)講講IMU中三軸加速計(jì)、三軸陀螺儀、三軸磁力計(jì)的工作原理。
三軸加速度計(jì)
三軸加速度傳感器是基于加速度的基本原理去實(shí)現(xiàn)工作。
1.測(cè)量比力
三軸加速度計(jì)是一種慣性傳感器，能夠測(cè)量物體的比力，即去掉重力后的整體加速度或者單位質(zhì)量上作用的非引力。當(dāng)加速度計(jì)保持靜止時(shí)，加速度計(jì)能夠感知重力加速度，而整體加速度為零。在自由落體運(yùn)動(dòng)中，整體加速度就是重力加速度，但加速度計(jì)內(nèi)部處于失重狀態(tài)，而此時(shí)三軸加速度計(jì)輸出為零。
2.測(cè)量角度
三軸加速度計(jì)的原理能夠用來(lái)測(cè)量角度。直觀地，如圖所示，彈簧壓縮量由加速度計(jì)與地面的角度決定。比力能夠通過彈簧壓縮長(zhǎng)度來(lái)測(cè)量。
展開 壓電加速度計(jì)的核心是壓電材料的切片，通常是一種人工極化的鐵電陶瓷，具有獨(dú)特的壓電效應(yīng)。當(dāng)它在張力、壓縮或剪切方面受到機(jī)械應(yīng)力時(shí)，它會(huì)在其極面上產(chǎn)生與施加的力成正比的電荷。
加速度計(jì)設(shè)計(jì)
在實(shí)際的加速度計(jì)設(shè)計(jì)中，壓電元件的布置能夠使得當(dāng)組件被振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量單元向壓電元件施加與所受振動(dòng)加速度成正比的力。這可以從公式中看出：力=質(zhì)量x加速度。
對(duì)低于質(zhì)量彈簧系統(tǒng)諧振頻率以下的頻率，質(zhì)量的加速度將與基礎(chǔ)的加速度相同，因此輸出信號(hào)的幅度將與基座承受的加速度成正比。
通常使用兩種配置：
質(zhì)量對(duì)壓電元件施加壓縮力的壓縮類型和質(zhì)量對(duì)壓電元件上施加剪切力的剪切類型。
壓電式加速度計(jì)類型
大多數(shù)制造商都提供各種各樣的加速度計(jì)，如果不了解，就無(wú)法輕松做出選擇。
但是一小組“通用”類型可以滿足大多數(shù)需求。這些連接器有頂部或側(cè)面安裝的連接器，靈敏度范圍為1至10mV或pC/ms-2。HBK Uni-Gain?類型的靈敏度已標(biāo)準(zhǔn)化為方便的“圓整數(shù)字”，例如1或10pc/ms-2，以簡(jiǎn)化測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)。
CCLD/Deltatron?或者IPE加速度計(jì)
CCLD（恒流源線驅(qū)動(dòng)）加速度計(jì)或IEPE（集成電子Piezo Electric）加速度計(jì)是帶有集成前置放大器的壓電式加速度計(jì)，可在電源線上以電壓調(diào)制的形式提供輸出信號(hào)。
HBK的IEPE加速度計(jì)具有高輸出靈敏度、高信噪比和寬帶寬，因此適用于通用和高頻振動(dòng)測(cè)量。
這些加速度計(jì)是高性能儀器，其輸出靈敏度高于標(biāo)準(zhǔn)壓電加速度計(jì)（不帶積分放大器情形）。它們采用氣密密封以防止環(huán)境污染，對(duì)射頻和電磁輻射的敏感性較低，由于采用了外部恒流電源，它們的輸出阻抗較低。
展開 加速度計(jì)頻率范圍
機(jī)械系統(tǒng)的大部分振動(dòng)能量往往包含在10Hz至1000Hz之間的相對(duì)較窄的頻率范圍內(nèi)，但是測(cè)量結(jié)果通常可以說是10kHz，因?yàn)樵谶@些較高頻率下，通常會(huì)有一些有趣的振動(dòng)分量。因此，在選擇加速度計(jì)時(shí)，我們必須確保加速度計(jì)的頻率范圍可以覆蓋感興趣的范圍。
實(shí)際上，在低頻端，加速度計(jì)提供真實(shí)輸出的頻率范圍受到兩個(gè)因素的限制。第一個(gè)是緊隨其后的放大器的低頻截止。這通常不是問題，因?yàn)橄拗仆ǔ＿h(yuǎn)低于1Hz。
第二個(gè)是環(huán)境溫度波動(dòng)的影響，加速度計(jì)對(duì)此很敏感。使用現(xiàn)代剪切式加速度計(jì)，這種影響最小，允許在正常環(huán)境下測(cè)量低至1Hz以下。
上限由加速度計(jì)本身的質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的諧振頻率決定。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果我們將頻率上限設(shè)置為加速度計(jì)共振頻率的三分之一，我們就知道，在組件的上限頻率下測(cè)得的振動(dòng)誤差不會(huì)超過+12％。
對(duì)于質(zhì)量較小的小型加速度計(jì)，諧振頻率可以高達(dá)180kHz，但是對(duì)于較大、輸出更高的通用加速度計(jì)，通用加速度計(jì)，通用加速度計(jì)的共振頻率通常為20至30kHz。
加速度計(jì)共振誤差
由于加速度計(jì)通常會(huì)在高頻端因?yàn)楣舱耢`敏度大幅升高，因此其輸出將無(wú)法真實(shí)顯示這些高頻測(cè)量點(diǎn)處的振動(dòng)。
在頻率分析振動(dòng)信號(hào)時(shí)，人們可能以為很容易地識(shí)別由加速度計(jì)共振引起的高頻峰，因此往往忽略了它。這時(shí)，如果要獲取包括加速度計(jì)共振在內(nèi)的整體寬帶讀數(shù)，同時(shí)要測(cè)量的振動(dòng)在諧振頻率周圍的區(qū)域中也有分量，則會(huì)得出不準(zhǔn)確的結(jié)果。
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加速度計(jì)的最新內(nèi)容
（二）通用外設(shè)接口適配優(yōu)勢(shì)
芯片配備靈活通用的SPI、I2C通信接口，可便捷外接三軸加速度傳感器，目前已完成幾款國(guó)產(chǎn)加速度計(jì)的適配移植與實(shí)測(cè)驗(yàn)證，適配性穩(wěn)定可靠，無(wú)需客戶額外進(jìn)行驅(qū)動(dòng)調(diào)試，可直接對(duì)接傳感外設(shè)采集牲畜運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
振動(dòng)測(cè)量?：內(nèi)置?三軸MEMS加速度計(jì)?，可檢測(cè)X/Y/Z三個(gè)方向的加速度，量程可選（如±2g、±4g、±8g、±16g），分辨率高達(dá)?0.1mg??。
采樣頻率?：默認(rèn)每?1分鐘? 采集一次數(shù)據(jù)（軟件可配置），振動(dòng)采樣頻率可達(dá)?1.6kHz??。
記錄制動(dòng)過程中的溫度波動(dòng)
7 遙測(cè)設(shè)備：實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，避免有線連接受車輛運(yùn)動(dòng)的干擾
8 溫濕度傳感器：記錄試驗(yàn)環(huán)境溫濕度，為數(shù)據(jù)后續(xù)分析提供環(huán)境參數(shù)參考
圖2 BNA系統(tǒng)硬件組成
（三）硬件集成架構(gòu)
BNA硬件采用模塊化集成設(shè)計(jì)，通過工裝適配箱、網(wǎng)絡(luò)適配器等組件實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的高效連接與協(xié)同工作，集成架構(gòu)特點(diǎn)如下：
圖3 BNA系統(tǒng)架構(gòu)圖
連接邏輯：各傳感器（麥克風(fēng)、加速度計(jì)
研討會(huì)內(nèi)容
為幫助用戶了解加速度計(jì)與振動(dòng)測(cè)試原理，熟悉振動(dòng)測(cè)試過程，本培訓(xùn)內(nèi)容主要包括：
振動(dòng)的定義、來(lái)源等基礎(chǔ)知識(shí)
典型的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)
電荷與IEPE加速度計(jì)構(gòu)造、靈敏度、頻率范圍、動(dòng)態(tài)范圍、安裝方法
加速度傳感器的校準(zhǔn)、使用中需要注意的一些事項(xiàng)、加速度選型
振動(dòng)后處理常規(guī)方法、微振動(dòng)測(cè)量介紹
提問與解答
研討會(huì)時(shí)間
2025
n=3382-29413
研討會(huì)內(nèi)容
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振動(dòng)的定義、來(lái)源等基礎(chǔ)知識(shí)
典型的振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)
電荷與IEPE加速度計(jì)構(gòu)造、靈敏度、頻率范圍、動(dòng)態(tài)范圍、安裝方法
加速度傳感器的校準(zhǔn)、使用中需要注意的一些事項(xiàng)、加速度選型
振動(dòng)后處理常規(guī)方法、微振動(dòng)測(cè)量介紹
提問與解答
# 注：以上所有內(nèi)容均包含現(xiàn)場(chǎng)演示，建議您攜帶LAN-XI模塊（至少一臺(tái)）、加速度計(jì)或傳聲器（至少一臺(tái)）、安裝有測(cè)量軟件的電腦，方便操作練習(xí)。
（一）多傳感器融合的精度校驗(yàn)難題
當(dāng)前主流設(shè)備普遍采用 "加速度計(jì) + 陀螺儀 + 生物傳感器" 的多模組方案，例如某旗艦智能手表集成了 12 種傳感器，數(shù)據(jù)交互復(fù)雜度較三年前提升 4 倍。這種融合帶來(lái)了兩個(gè)核心測(cè)試痛點(diǎn)：一是不同傳感器數(shù)據(jù)的時(shí)間同步誤差，二是復(fù)雜運(yùn)動(dòng)下的耦合干擾。某運(yùn)動(dòng)手環(huán)測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，未校準(zhǔn)前的跑步步頻識(shí)別誤差可達(dá) 15%，主要源于加速度計(jì)與陀螺儀的采樣頻率不同步。
其核心部件——裝載高精度光纖陀螺儀與石英撓性加速度計(jì)的精密腔體，通過實(shí)時(shí)解算角運(yùn)動(dòng)與線運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)解算獲得載體的航姿、速度和位置等導(dǎo)航信息，為萬(wàn)噸巨輪提供厘米級(jí)定位與0.01°航姿精度。當(dāng)船舶穿越無(wú)GPS信號(hào)的深海，正是這組不足方寸的器件，決定著整船的安全航跡。
AR 眼鏡硬件可靠性測(cè)試方法11個(gè)月前
四、傳感器可靠性測(cè)試：確保數(shù)據(jù)采集精度
（一）運(yùn)動(dòng)傳感器校準(zhǔn)測(cè)試
陀螺儀 / 加速度計(jì)：使用六軸轉(zhuǎn)臺(tái)校準(zhǔn)設(shè)備，在不同角度和旋轉(zhuǎn)速度下測(cè)試傳感器輸出數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，誤差需控制在 ±1° 以內(nèi)；通過跌落測(cè)試驗(yàn)證傳感器在沖擊后的零點(diǎn)漂移情況。
距離傳感器：用標(biāo)準(zhǔn)測(cè)距儀在 0.1-5 米范圍內(nèi)對(duì)比測(cè)試，確保距離檢測(cè)誤差≤3%，避免因測(cè)距不準(zhǔn)導(dǎo)致 AR 物體疊加錯(cuò)位。
如何為加速度計(jì)選擇安裝位置？11個(gè)月前
如何避免測(cè)量錯(cuò)誤是測(cè)量振動(dòng)時(shí)必須知曉的內(nèi)容，本文簡(jiǎn)要解釋了以下幾點(diǎn)：為避免因加速度計(jì)共振而出錯(cuò)，該如何為加速度計(jì)選擇安裝位置，以及如何安裝。
加速度計(jì)安裝位置
安裝加速度計(jì)，應(yīng)使所需的測(cè)量方向與其主靈敏度軸一致。加速度計(jì)對(duì)橫向振動(dòng)也較敏感，但通?？梢院雎赃@一點(diǎn)，因?yàn)闄M向靈敏度通常小于主軸靈敏度的5%。
