频率响应分析在加速度计校准中的应用研究

第27卷第5期2005年12月探测与控制学报Journal of D etection&Cont rolVo.l 27No .5Dec .2005*收稿日期:2005 05 31作者简介:余尚江(1968 ),男,河南商城人,高工,在读博士生,主要从事传感器及测试技术研究。

高g 值高频响微机械加速度计研究余尚江1,2,李科杰1(1.北京理工大学机电工程学院,北京 100081;2.总参工程兵科研三所,河南洛阳 471023)摘 要:针对侵彻武器测试过程中冲击过载大和频率范围宽的特点,提出了一种微机械电容式加速度计结构,结构中采用分布在整个芯片上的小电容阵列来代替位于中间的单个大电容器。

利用AN S Y S 对加速度计进行了仿真分析,得出加速度计的固有频率超过600k H z ,抗过载能力超过200000g ,且电容变化量大,灵敏度高。

文中还给出了加速度计芯片的加工工艺流程和接口电路。

关键词:加速度;微机械;高g ;有限元分析中图分类号:T J 430.6 文献标识码:A 文章编号:1008 1194(2005)05 0030 04Study on H igh -g and H igh -frequencyM icro m achi ned A ccelero meterYU Shang-jiang 12,LI K e-jie1(1.Beiji n g I nstitute o fTechno logy ,Schoo l ofM echatronic Eng ineeri n g ,B eiji n g 100081,Chi n a ;2.The Third Eng i n eer Sc i e ntifi c Research Instit u te of the H eadquarters o f the Gener a l Staf,f Luoyang 471023,Ch i n a)Abst ract :The high overl o ad and w ide frequency response w ill be pr oduced in the pr ocess o f irruption o f penetrator w eapon ,so a m icr o m ach i n ed capacitance accelero m eter is brought for w ard to m easure its over l o ad i n g para m eters .The structure o f t h e accelero m eter adopts an array o f s m all capac itors in the top w afer rather than a b i g capac itor i n the center .U si n g FE M si m ulation by ANSYS ,the results sho w that the nat ura l frequency o f acce lero m eter is m ore than 600KH z ,t h e m ax i m um of overload m easure m ent exceeds 200000g and the large capacitance variati o n m akes the h i g h sensiti v ity of acce lero m eter .A lso the process sequence for the fabrica ti o n of accelero m eter and m easuri n g c ircu it are presen ted in t h is paper .K ey w ords :accelero m eter ;m icro-m achine ;high g ;FE M analysis0 前言随着硬目标侵彻武器研究的不断深入进行,高冲击测量变得尤为重要。

认识加速度计的关键指标根据某一具体应用选择加速度计最困难的地方就是真正理解加速度计规格参数的实际意义。

通常用户对其测试要求非常了解，但是如何选择合适的加速度计型号来满足这些测试要求却有些困难。

加速度计制造商常常专注于产品的所有规格参数，并力求产品性能是最好的。

本文对制造商对日常使用的加速度计规格参数做一个详细描述及解释。

灵敏度加速度计的灵敏度，有时候称作加速度计的“比例因子”，它是传感器电输出和机械输入之间的比率（注意：传感器通常定义为把一种能量转换成另外一种形式的能量的设备，加速度计就是一种把机械加速度转换成比例的电信号的传感器）。

通常使用mV/g或pC/g来表示这一比率，它仅仅在某一频率点下有效，按着惯例一般是100Hz。

由于大部分加速度计会或多或少受温度影响，灵敏度同样只在某一很窄的温度范围内有效，通常是25±5O C。

此外，灵敏度只在某一加速度幅值下有效，通常是5g或10g。

灵敏度有时被定义为一个带有允许误差范围的数值，通常是±5%或10%，这个保证了用户使用的加速度计灵敏度在灵敏度标称值的允许误差范围内。

几乎所有情况下，加速度计都会附带一份校准报告，列出了准确的灵敏度。

当谈到频率响应的百分比或dB允许误差范围时，灵敏度被称作为“参考灵敏度”。

详见下面的频率响应章节。

当讨论横向灵敏度时，灵敏度又被称作为“轴向灵敏度”。

详见下面的横向灵敏度章节。

尽管灵敏度有那么多的限制条件，但是在设置信号调理器或数据采集系统时，灵敏度数值是使用最频繁的。

信号调理器或数据采集使用这个数值来处理及解释加速度计的输出信号。

频率响应同灵敏度类似，频率响应也是告诉用户加速度计的“比例因子”，不过是在变化的频率。

频率响应是在传感器的整个频率范围内定义灵敏度的大小。

由于很少规定相位响应，因而称为“幅值响应”更为准确。

频率响应通常定义为相对于100Hz时的灵敏度（参考灵敏度）的一个允许误差范围。

这个误差范围可以定义为百分比或dB，典型的误差范围有±10%，±1dB及±3dB。

物理实验中使用加速度计进行加速度测量的技巧与准确性分析物理实验中，测量加速度是一项非常重要的任务。

加速度计作为一种常见的测量设备，具有测量物体加速度的优势。

然而，在使用加速度计进行加速度测量时，我们需要注意一些技巧和准确性分析。

首先，选择合适的加速度计至关重要。

加速度计有许多不同类型，如机械式加速度计、液体式加速度计和电子式加速度计等。

在选择时，需要根据实验的需求和测量精度来进行判断。

一般来说，电子式加速度计具有较高的精度和快速响应的特点，适合进行高精度的测量。

其次，在进行测量之前，需要进行仔细的校准。

校准的目的是消除仪器本身的误差，保证测量的准确性。

校准过程中，可以将加速度计固定在一个已知加速度的物体上，通过与已知加速度的对比，调整加速度计的零位偏差，使其读数准确。

在实验中，我们还需要注意使用加速度计的位置和方向。

加速度计的安装位置和方向直接影响测量结果的准确性。

一般情况下，加速度计应该安装在需要测量加速度的物体上，并且与物体的加速度方向保持一致。

如果实验中存在多个加速度方向，可以使用多个加速度计同时进行测量。

此外，为了提高测量准确性，需要注意消除干扰因素。

在物理实验中，存在许多干扰因素，如摩擦力、空气阻力和振动等。

这些因素会对测量结果产生一定的影响。

为了减小这些干扰因素的影响，可以采取一些措施，如减少物体的接触面积，提高实验环境的稳定性等。

另外，数据处理也是保证测量准确性的重要环节。

在进行实验后，我们需要对测得的数据进行处理分析。

首先，需要进行数据的平均处理。

通过多次测量，并计算其平均值，可以减小人为误差的影响，得到更加准确的结果。

其次，需要进行误差分析。

误差分析是对测量数据的不确定性进行评估和估计，帮助我们了解测量结果的可靠程度。

在实验过程中，我们还需要注意一些实际问题。

例如，在加速度测量中，加速度计的最大测量范围需要与实验目标相匹配。

如果超过加速度计的测量范围，可能会导致测量结果失真甚至仪器损坏。

从三大应用角度深度剖析MEMS加速度计的关键指标MEMS加速度计是一种使用微机电系统(MEMS)技术制造的加速度测量装置。

它广泛应用于汽车、消费电子、航空航天等领域。

从三大应用角度来看，MEMS加速度计的关键指标主要包括精度、线性度和频率响应。

首先，精度是MEMS加速度计的重要指标之一、精度可以衡量传感器在测量中产生的误差大小。

对于加速度计来说，精度通常以百分比(%)或千分比(‰)来表示。

精度取决于传感器的制造工艺和设计，主要包括零点偏移、零点漂移和缩放因子误差。

零点偏移指的是传感器在无任何加速度时输出的电压或电流不为零。

零点漂移是指在长时间使用后，传感器在静态条件下输出的漂移现象。

缩放因子误差是指传感器的增益因子不准确，造成输出的加速度值与实际值存在偏差。

在实际应用中，需要根据具体的需求选择适当的精度等级。

其次，线性度是MEMS加速度计的另一个关键指标。

线性度指的是传感器在一定范围内，输出信号与输入加速度之间的比例关系是否符合线性关系。

线性度通常以百分比(%)来表示，表示输出信号与输入加速度之间的最大偏差。

线性度的好坏取决于传感器的设计和制造质量。

较高的线性度意味着传感器能够更准确地测量加速度。

最后，频率响应是MEMS加速度计的另一个重要指标。

频率响应指的是传感器在不同频率下对加速度信号的响应能力。

频率响应通常以赫兹(Hz) 或角频率 (rad/s) 来表示。

传感器的频率响应取决于其固有机械和电子特性。

高频率响应意味着传感器能够检测到高频振动或快速改变的加速度。

在不同应用领域中，需要根据实际需求选择适当的频率响应范围。

综上所述，MEMS加速度计的关键指标包括精度、线性度和频率响应。

精度衡量传感器测量误差的大小，线性度表征传感器输出信号与输入加速度之间的比例关系，频率响应描述传感器对不同频率下加速度信号的响应能力。

这些关键指标对于MEMS加速度计的性能和应用具有重要意义。

在选择和使用MEMS加速度计时，需要根据具体的应用需求和控制要求来综合考虑这些指标。

加速度传感器原理结构使用说明校准和参数解释
1.安装：将传感器固定在需要测量加速度的物体上，确保传感器与物
体的接触牢固。

2.接线：根据传感器的规格书和制造商提供的接线图，正确连接传感
器与测量设备或系统。

3.供电：根据传感器的工作电压要求，为传感器提供适当的电源。

4.编程：根据传感器的规格书和厂家提供的编程手册，编写适当的代
码来读取传感器的输出数据。

5.数据处理：根据应用需求，对传感器输出的数据进行处理和分析，
例如进行滤波、计算速度、位移等。

为了确保准确测量加速度，加速度传感器需要进行校准。

校准可分为
静态校准和动态校准两种方式。

1.静态校准：将加速度传感器放置在静止状态下，记录其输出值，然
后根据物理的力学原理进行校准，使传感器的输出与已知准确的加速度匹配。

2.动态校准：将加速度传感器暴露在已知加速度的环境中，比如进行
加速、减速、旋转等，通过比较传感器的输出与已知的加速度进行校准。

1.测量范围：指传感器能够测量的最大加速度范围。

2.灵敏度：指传感器对于单位加速度变化的输出变化。

3.频率响应：指传感器能够精确测量的频率范围。

4.噪声：指传感器输出的不确定性，通常以均方根值（RMS）来表示。

5.分辨率：指传感器能够区分的最小加速度变化。

6.非线性度：指传感器输出与输入之间的误差。

7.温度效应：指传感器输出与环境温度变化之间的关系。

总结：。

加速度计冲击与振动校准的新解决方法内容提要(Abstract)振动和冲击现象出现在我们周围每一个运动的物体上。

加速度计是一类常用于测量振动和冲击的仪器，它输出与运动相对应的电信号。

精确的加速度计校准是高质量运动测量的前提条件，可以解释电子输出信号的物理意义。

下文我们将讨论加速度计校准对比法系统和标准，概述目前用于校准测试加速度计性能的技术。

简介加速度计生产商要对加速度计进行各种测试, 以确定输入与输出信号关系。

通常检测的输出特征包括: 灵敏度、频率响应、相位响应、共振频率、振幅线性、横向灵敏度、温度响应、时间常数、电容和环境影响, 如温度响应、底部应变灵敏度和磁灵敏度影响等。

通常我们所说的加速度计校准本质上是指是灵敏度的测量。

最常用的加速度计灵敏度校准方法是与标准参考传感器对比法，通常是一种在校准的情况下稳定低噪声的加速度计。

常用的对比方法是背靠背测量。

将被校传感器(Sensor Under Test-SUT)和标准参考传感器背靠背安装，并且对两个传感器施加同一机械激振。

因为两个传感器的运动学输入相同，所以它们的输出比率就是它们的灵敏度比率。

灵敏度表达为以下公式:S sut = S ref • (V sut/V ref) • (G ref / G sut)其中:S sut是被校传感器(SUT) 灵敏度(mV/G, mV/(m/s2); pC/G, or pC/(m/s2))S ref是参考传感器的灵敏度( mV/G, mV/(m/s2); pC/G, or pC/(m/s2))V sut 是被校传感器(SUT) 通道输出( mV)V ref 是参考传感器通道输出( mV)G sut是参被校感器适调器增益(mV/mV or mV/pC)G ref 是参考传感器适调器增益( mV/mV or mV/pC)依据激振的性质，现有两种可行的校准方法: 周期性(振动校准) 瞬态性(冲击校准)，详见ISO-16063 Part 21 [1] 和Part 22 [2]. 精密的加速度计校准装置不仅应当遵循这些标准，还应当注重系统测试链中每一个部件的设计和性能，包括冲击和振动台、标准参考传感器、信号适调器、数字数据采集器和控制软件。

频率响应实验报告频率响应实验报告引言：频率响应是指系统对不同频率输入信号的输出响应程度。

在电子工程和音频领域，频率响应是评估设备或系统性能的重要指标之一。

本文将介绍一次频率响应实验的过程、结果和分析。

实验目的：本次实验的目的是通过测量和分析电子系统的频率响应，评估系统对不同频率信号的传输和处理能力。

通过实验数据的收集和分析，我们可以了解系统在不同频率下的增益和相位特性，并对系统的性能进行评估。

实验装置：本次实验使用了一个信号发生器、一个频谱分析仪和一个待测系统。

信号发生器用于产生不同频率的输入信号，频谱分析仪用于测量系统的输出信号频谱，待测系统是我们需要评估频率响应的对象。

实验步骤：1. 连接实验装置：将信号发生器的输出端与待测系统的输入端相连，将待测系统的输出端与频谱分析仪的输入端相连。

2. 设置信号发生器：选择适当的频率范围和信号波形，并设置合适的输出幅度。

3. 设置频谱分析仪：选择适当的分析带宽和分辨率，并确保频谱分析仪与信号发生器的输出频率范围匹配。

4. 开始实验：逐步改变信号发生器的频率，记录频谱分析仪的输出结果。

5. 收集数据：记录每个频率下频谱分析仪的输出幅度和相位数据。

6. 数据分析：根据收集到的数据，绘制频率响应曲线，并进行进一步的分析和评估。

实验结果：根据实验数据的分析，我们得到了待测系统的频率响应曲线。

该曲线显示了系统在不同频率下的增益和相位特性。

我们可以观察到系统在某些频率下具有较高的增益，而在其他频率下增益较低。

此外，相位特性也可能随频率变化而变化。

实验分析：通过对频率响应曲线的分析，我们可以评估系统对不同频率信号的处理能力。

较高的增益表示系统对该频率信号具有较好的放大能力，而较低的增益可能表示信号在系统中传输过程中的损耗。

相位特性的变化可以影响信号的时间延迟和相位差，从而影响系统对信号的处理结果。

结论：本次实验通过测量和分析电子系统的频率响应，评估了系统对不同频率信号的传输和处理能力。

加速度计标定方法(一)加速度计标定标定是指校准传感器以确保其准确度和可靠性的过程。

在加速度计（accelerometer）使用过程中，进行加速度计标定是非常重要的一步，它能够提高测量结果的准确性。

本文将介绍几种常见的加速度计标定方法，以帮助读者更好地理解和应用加速度计。

方法一：零偏标定（Zero Offset Calibration）零偏标定主要是通过采集静态状态下的数据进行校准，步骤如下：1.将加速度计放置在稳定的平面上，确保不发生位移。

2.采集一段时间的数据，通常在几秒钟到一分钟之间。

3.计算采集到的数据的平均值，并将其作为零偏值。

方法二：尺度因子标定（Scale Factor Calibration）尺度因子标定方法可以校准加速度计的感受性（sensitivity），即加速度计输出和实际加速度之间的比例关系。

下面是一种常见的尺度因子标定方法：1.加速度计放置在重力加速度已知的平面上。

2.测量加速度计输出的数值，并将其除以已知的重力加速度，得到尺度因子。

3.重复上述步骤多次，并计算尺度因子的平均值。

方法三：轴对齐标定（Axis Alignment Calibration）轴对齐标定用于校准加速度计的坐标轴与参考坐标系之间的偏移。

通常，加速度计的坐标轴与参考坐标系的三个轴并不完全对齐，因此需要进行轴对齐标定。

以下是一种常用的轴对齐标定方法：1.放置加速度计在一个固定的平面上，该平面的方向与参考坐标系的一个轴尽可能保持一致。

2.通过施加静态的加速度（例如，旋转平面）或应用静态的力对加速度计进行刺激。

3.记录加速度计的输出并分析数据，计算出与参考坐标系的轴对齐的偏移量。

方法四：温度补偿标定（Temperature Compensation Calibration）温度补偿标定用于校准加速度计在不同温度下的输出变化。

由于温度会对加速度计的性能产生影响，因此温度补偿标定是非常重要的。

以下是一种常用的温度补偿标定方法：1.在不同温度下，分别对加速度计进行静态状态下的测量。

频率响应测量及分析启示BEIJING-FANUC技术部频率响应的测量及分析技术部技术支持课：徐少华、郭柯一、伺服频率响应的测量原理利用伺服调试软件 Servo Guide 可以产生正弦波扰动，改变正弦波扰动频率，输入至扭矩指令，使得机床产生振动。

通过正弦波扰动输入和速度控制器输出，即可获取速度环的频率响应。

其原理图如下：从频率响应的原理可以看出，测定过程主要针对速度环，而速度环是介于电流环和位置环的中间环节，故：速度环的稳定，对于整个伺服系统的稳定至关重要。

二、利用伺服调试软件测定伺服频率响应的步骤和相关细节BEIJING-FANUC技术部利用图形窗口中的【工具】――【频率响应】――【测量】可以测定如下频率响应如图：曲线1和10dB线之间的余量Δ10dB以下高频振荡点低于-20dB曲线1响应带宽曲线221、在初始速度环增益设定值下，测试频率响应曲线，可以看出曲线1在10dB以下，此时测定的曲线1和10dB线之间余量Δ即为系统的刚性余量。

2、利用测定的频率响应曲线1，可以分析如下信息：1)10Hz~200Hz的低频特性响应区曲线1的响应函数为Y=20Log[输出(x)/输入(x)]，从响应函数可以分析得出如下结论：理论上输出应当很快响应输入指令，如果由于机械摩擦力大，或是电机扭矩不够，将会造成系统的响应滞后，故当输出基本上响应输出时，[输出(x)/输入(x)]＝1，此时曲线1为接近0dB的曲线。

将线轨机床和硬轨机床的频率响应进行对比，将会发现：硬轨机床如果摩擦较大，10Hz附近的低频特性响应基本都是在0dB以下。

2) 200Hz~1000Hz的高频特性衰减区曲线1在200Hz~1000Hz的高频特性衰减区应当快速衰减，如果出现高于-20dB的点，则需要利用HRV过滤器进行过滤，利用HRV过滤器，最多可以过滤4个高频点。

对于机械特性不好的伺服轴，在高频区域有可能出现多个杂乱不明显的高频振荡点，可以选择几个突出的振荡点进行过滤。

mems加速度频率响应我坐在实验室的角落，手中拿着一块微小而神奇的MEMS加速度传感器。

这个小小的装置，竟然可以感知并测量物体的加速度，让我不禁对科技的力量感到惊叹。

加速度是一个物体在单位时间内速度变化的量度。

而MEMS加速度传感器则是一种利用微机电系统技术制造的传感器，可以用来测量物体的加速度。

它的工作原理是基于微小的质量在受到外力时产生的微小位移，从而可以计算出物体的加速度。

这种小巧的MEMS加速度传感器在我们的日常生活中有着广泛的应用。

比如，当我们使用智能手机时，里面的屏幕会根据我们的手势和运动来自动旋转。

这就是利用了MEMS加速度传感器来检测手机的倾斜和加速度变化，从而实现屏幕旋转的功能。

除了智能手机，MEMS加速度传感器还可以用于汽车安全系统、运动追踪设备、医疗设备等领域。

例如，在汽车安全系统中，MEMS 加速度传感器可以用来检测车辆的加速度变化，从而触发安全气囊的弹出，保护乘客的安全。

频率响应是指MEMS加速度传感器对不同频率的加速度变化的响应能力。

传感器的频率响应越宽，就可以检测到更广泛范围的加速度变化。

这对于一些需要精确测量加速度的应用来说尤为重要。

为了获得宽频率响应的MEMS加速度传感器，研究人员通常会采用一些特殊的设计和材料。

例如，他们可以使用微纳加工技术来制造超小尺寸的质量块，从而增加传感器的灵敏度和频率响应。

另外，他们还可以使用高品质的材料来减少传感器的噪声，提高其信噪比。

通过不断的研究和改进，MEMS加速度传感器的频率响应已经得到了显著提升。

现在的传感器可以在几百赫兹到数千赫兹的频率范围内进行准确测量，满足了许多应用的需求。

MEMS加速度传感器的发展给我们的生活带来了许多便利和安全。

它不仅可以应用在各种智能设备中，还可以用于科学研究和工业控制等领域。

相信随着技术的进步，MEMS加速度传感器将会有更广泛的应用和更高的性能。

我把手中的MEMS加速度传感器轻轻放回到实验室的桌上，心中充满了对科技发展的期待。

加速度传感器频响的自动标定0 引言在振动分析和测试中所用的加速度计在研制过程中需要对其频响进行测试。

根据频响曲线来标定其动态性能。

这方面的性能标定有比较法和绝对法两种。

传统的比较法标定过程中，正弦激励要手动调频，响应特性的测试也是人为逐点记录，整个过程不仅工作量大，而且因人为因素较多而产生较大误差[1]。

近年来，国内外市场上出现的频响分析仪解决了上述问题，可以自动测量信号频响特性，存储有效数据，以供绘图仪绘制响应曲线。

这类仪器虽然性能优良，但由于价格昂贵，未能在实际工作中得到广泛使用。

随着计算机的普及，各种测试和分析技术已向微机化、数字化发展，利用一台微机可完成多项工作。

1 系统的工作原理及组成加速度传感器动态标定的方法通常有绝对校准法和比较校准法。

绝对法常用于标定高精度传感器或标准传感器，比较法是工程中常用的校准方法。

比较法是将两只加速度传感器背靠背地安装在一起（或同一刚性支架上），其中一只为参考标准加速度传感器，它的全部技术性能是已知的；另一只为被校传感器，采用同样加速度a激励它们，则通过两只传感器的输出之间的关系求出被校传感器的技术性能。

这个系统就是基于比较法以486微机为主机，外配一块a/d、d/a接口板，用以采集传感器输出模拟信号。

接口板是北京华远公司生产的hy8011接口板。

该板有12位16通道a／d并有d／a输出，50hz采集通过率，程控增益及8253定时器等，其它的外围设备还有功率放大器，振动台以及打印机等，硬件组成框图如图1[2]。

标准加速度计与被校加速度传感器“背靠背”地安装在振动台上，振动台的正弦激励由微机控制接口板上d/a输出，通过功率放大器将小信号放大以推动振动台。

同时标准加速度计输出的信号分成两路，一路用于反馈回振动台控制系统，控制振动台台面加速度使之保持恒定；另一路与被校传感器的信号一道送入计算机[3]。

图1系统构成框图系统工作时选通微机中的定时中断，取出计算好的按正弦规律变换的数据，编程d/a口，经d/a口变换成模拟量，从而得到正弦信号。

探究手机加速度计采样频率对缓冲实验中加速度时间图像的影响1 引言近日一直在研究手机加速度计的采样频率对缓冲实验中加速度时间图像的影响问题，起初是创设不同采样频率的加速度计实验文件，然后依次使用不同的实验文件重复实验，但是在实验中发现，即使采样频率一样、释放高度也一样，但是由于随机性的原因，手机绘制出的加速度时间图像也都不太一致，因此不好比较采样频率对实验效果的影响。

在苦思冥想中，灵感忽然降临，完全可以只利用一次实验的数据，就可以对比不同采样频率下的加速度时间图像的不同。

2 解决方案在Phyphox中，利用采样频率为100Hz的（不含g）加速度计，记录一次手机落在软垫上的缓冲加速度时间图像。

然后将数据表以Excel的格式导出，得到采样频率为100Hz的数据表；在Excel中分别每0.02秒取一组数据，得到采样频率为50Hz 的数据表；每0.05秒取一组数据，得到采样频率为20Hz的数据表；每0.1秒取一组数据，得到采样频率为10Hz的数据表；最后分别绘制出各个采样频率下的缓冲实验中的加速度时间关系图像，并进行比较分析。

采样频率为100Hz采样频率为50Hz采样频率为20Hz采样频率为10Hz3 结论比较同一个缓冲过程在不同采样频率下的加速度时间图像的绘制情况，不难发现，采样频率越低，得到的加速度图像越失真，加速度计越来越难以捕捉到急剧变化的缓冲加速度的峰值。

由此来看，上述试题之所以会出现科学性错误，并不是命题人虚构物理情景，也不是命题人缺乏实证精神，是命题人做实验时使用了采样频率比较低的加速度传感器，盲目相信智能手机绘制出的缓冲实验加速度时间图像，在未做科学检验的情况下就依照手机加速度计输出的数据图像设计创新型试题，从而得出了与实验事实截然相悖的结论。

4 启示试题命制也好，实验改进也好，科学探究也好，在使用传感器采集实验数据时，传感器的采样频率要足够高，才能捕捉到关键细节。

这一点最值得警醒。

压电加速度计的有效响应
压电加速度计的主要特性可分为有效响应和乱真响应两类。

有效响应主要有：
1. 灵敏度
2. 幅频响应和相频响应
3. 幅值非线性度
乱真响应主要有：
1. 温度响应
2. 瞬变温度灵敏度
3. 横向灵敏度
4. 旋转运动灵敏度
5. 基座应变灵敏度
6. 磁灵敏度
7. 安装力矩灵敏度 8. 对特殊环境的响应
本期将重点讨论压电加速度计的有效响应。

它们是影响振动、冲击测量精确度的主要因素。

包括加速度计自身的重量、信噪比等因素在内就构成了根据工程要求选用加速度计的基本要求，在这些因素之间进行比较折衷，最后做出最合适的选择。

为了获得较高的灵敏度，质量块弹簧系统的弹簧就必须软一些，这样才能在低振级上产生较大的输出信号，但加速度计的共振频率也会下降，自身重量会增加，在高振级上会产生较大的非线性度。

对灵敏度低的加速度计的输出信号进行放大，也可提高其灵敏度，但噪声也会被放大，信噪比并得不到改进。

用来测量大加速度的压电加速度计必须采用较硬的质量块弹簧系统，它的灵敏度相对较低，体积较小，重量轻，共振频率较高，也可用来测量高频振动。

示波器的频率响应及其对上升时间测量精度的影响2003-6-12引言传统上，示波器的频率响应是高斯型的，从它的BNC输入端至CRT显示，有很多模拟放大器构成一个放大器链。

但当代高性能数字示波器普遍采用平坦频率响应。

数字示波器中和高斯频响有关的只是很少的几个模拟放大器，并可用DSP技术优化其对精度的影响。

对于数字示波器来说，要尽量避免采样混叠误差，而模拟示波器不存在这种问题。

与高斯频响相比，平坦型频率响应能减少采样混叠误差。

本文首先回顾高斯响应和平坦响应的特性，然后讨论这两种响应类型所对应的上升时间测量精度，从而说明具有平坦频率响应的示波器与具有同样带宽的高斯响应示波器相比，有更高的上升时间测量精度。

我们的讨论以1GHz示波器为例。

这里的分析结论完全适用于其它带宽。

高斯响应示波器的特性1GHz 示波器的典型高斯频响如图1所示。

高斯频率响应的优点是不管输入信号(被测信号)有多快，它都能给出没有过冲的较好脉冲响应(即示波器屏幕上显示的信号没有过冲)。

在高斯频响示波器中，示波器的上升时间与示波器带宽间有熟知的常用公式:上升时间=0.35/带宽(高斯系统)高斯系统的另一常用特性是它的系统带宽为各子系统带宽的RMS值，可使用下面熟悉的关系式计算:系统带宽= 1/(1/BW2探头2+1/BW2示波器2)0.5 (高斯系统)通常情况下，即使示波器探头带宽比示波器带宽更高，由上述公式计算出来的系统带宽也不会变得很差。

相反，被测上升时间通常与系统及信号上升时间有关，计算公式为:被测上升时间=(RT2信号2+ RT2系统2)0.5 (高斯系统)当示波器系统的上升时间并不比信号上升时间快很多时，则可用该关系式估算信号的实际上升时间。

图1 1GHz 带宽示波器的频率响应平坦响应示波器的特性图1对平坦响应和高斯响应作了比较，由图可以看出，平坦响应有两大优点。

第一是信号在-3dB带宽之前的频响较为平坦，衰减较小，可进行非常精确的测量。