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壓電加速度傳感器長期穩(wěn)定性計(jì)算方法

更新時(shí)間:2024-09-04   點(diǎn)擊次數(shù):360次

壓電加速度傳感器長期穩(wěn)定研究可以等效于對其靈敏度的長期一致性計(jì)算。靈敏度的長期一致性數(shù)值是某時(shí)間節(jié)點(diǎn)所測得的靈敏度相對于初始靈敏度的偏移百分比。受機(jī)械應(yīng)力釋放(1)和壓電陶瓷極性衰退(2)的影響,隨著時(shí)間的推移,壓電加速度計(jì)的靈敏度微小下降。計(jì)算壓電加速度傳感器的靈敏度漂移即從這兩個(gè)維度分別計(jì)算,然后和方根合成這兩個(gè)分量值,得到的總體偏移百分比,即為壓電加速度傳感器的長期穩(wěn)定性值。具體計(jì)算步驟如下:

(1)基于機(jī)械應(yīng)力消除理論的指數(shù)外推,得到分量D1

S(t)= S(0)* (1- λ) 1718623755899.jpg(公式1)à D1= (S(t) - S(0))/ S(0) (公式2)

  • S(t)是時(shí)間t節(jié)點(diǎn)的靈敏度

  • S(0)是原始校準(zhǔn)靈敏度

  • t是以年為單位的時(shí)間

  • λ是一個(gè)常量因子,可以通過某一時(shí)段的靈敏度下降來計(jì)算得到

1718623047307.jpg

(2)基于PZT壓電陶瓷特性的對數(shù)外推,得到分量D2

1718624401039.jpg(公式3) à D2= (S(t) - S(0))/ S(0) (公式4)

  • S(t)是時(shí)間t節(jié)點(diǎn)的靈敏度

  • S(0)是原始校準(zhǔn)靈敏度

  • t是以小時(shí)為單位的時(shí)間

  • λ是一個(gè)常量因子,可以通過某一時(shí)段的靈敏度下降來計(jì)算得到

image.png

(3)長期穩(wěn)定性值D,即為和方根合成D1和D2

D = √(D12 + D22) (公式5)

下面舉例說明:

假如客戶A要求30年(262800小時(shí))靈敏度長期漂移(即長期穩(wěn)定性)不超過8%,怎么向客戶證明呢?

首先要有一組相對較長時(shí)間的靈敏度連續(xù)測試數(shù)據(jù),超過1年的統(tǒng)計(jì)。下面的例子取了10只目標(biāo)傳感器,每周一次(或每月一次)測試其靈敏度并記錄數(shù)據(jù),持續(xù)時(shí)間:2年(17520小時(shí))。

1718623329327.jpg


統(tǒng)計(jì)這10只傳感器在2年內(nèi)的靈敏度漂移,實(shí)測平均漂移為-1.5%,由此計(jì)算λ值以及分量D1D2

(1)機(jī)械分量:

由公式1和2,計(jì)算得到

λ=0.0106

D1= -5.7%

(2)PZT壓電陶瓷分量:

由公式3和4,計(jì)算得到

λ=0.0035

D2= -1.9%

(3)合并分量得到30年的長期穩(wěn)定性值

由公式5,計(jì)算得到

D = -6%

結(jié)論:滿足客戶期望,即30年長期穩(wěn)定性不超過8%。



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