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理解IEPE加速度计的顺从电压(compliance voltage)指标

理解IEPE加速度计的顺从电压(compliance voltage)指标

  • 分类:专家答疑
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2016-08-29 00:00
  • 访问量:28

【概要描述】问题:根据加速度计生产厂商公布的资料,我们购买的IEPE加速度计数据表中要求24-30V的顺从电压。我们所使用的数据采集系统中内置的IEPE电流源只提供18V的电源。请问我们的加速计能否在18V下正常操作?回答:你问题的答案是“可以”,但可用的g值范围可能会小于加速度计的额定满量程输出。让我们快速地分析这种情况,以确定是否对你的IEPE加速度计的性能有影响。首先,术语“顺从电压”是什么意思?因为I

理解IEPE加速度计的顺从电压(compliance voltage)指标

【概要描述】问题:根据加速度计生产厂商公布的资料,我们购买的IEPE加速度计数据表中要求24-30V的顺从电压。我们所使用的数据采集系统中内置的IEPE电流源只提供18V的电源。请问我们的加速计能否在18V下正常操作?回答:你问题的答案是“可以”,但可用的g值范围可能会小于加速度计的额定满量程输出。让我们快速地分析这种情况,以确定是否对你的IEPE加速度计的性能有影响。首先,术语“顺从电压”是什么意思?因为I

  • 分类:专家答疑
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  • 发布时间:2016-08-29 00:00
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问题:

根据加速度计生产厂商公布的资料,我们购买的IEPE加速度计数据表中要求24-30V的顺从电压。我们所使用的数据采集系统中内置的IEPE电流源只提供18V的电源。请问我们的加速计能否在18V下正常操作?

回答:

你问题的答案是“可以”,但可用的g值范围可能会小于加速度计的额定满量程输出。让我们快速地分析这种情况,以确定是否对你的IEPE加速度计的性能有影响。

首先,术语“顺从电压”是什么意思?因为IEPE加速度计需要一个恒流调节器,该电流调节器的开路输出电压称为顺从电压。电源电压是输入到调节器的电压,通常比顺从电压大约1~2V或更高(取决于所使用调节器类型)。

下面是我们如何确定IEPE加速度计的可用范围。为了有正负摆动,需要将输入信号在一定程度上进行偏置。加速度计实际的偏置电压可在校准证书中查询,其标称数据可在产品数据表中得到。因此,确定我们可使用的范围,我们需要知道偏置电压和顺从电压。

那么,究竟什么是偏置电压?就是当加速计处于静止时且连接到恒流源时所测得的直流电压。假设我们加速计的灵敏度为100mV/g,需要24V的激励电压,当偏置电压为14V时,顺从电压为18V是可用的。

首先,我们必须确定最大负向范围:

由于灵敏度为100mV/g的加速度计的最大线性范围为-50 g(-5V),-50g将是最大范围。在一般情况下,负的范围并不需要计算。

当计算正向范围时,一般的“经验法则”就是简单地将顺从电压减去2V。这种额外因子将确保一个加速度计的集成电子在线性范围内皆工作良好。在某些情况下,仅从顺从电压减去1V就足够了。这取决于电源的设计。通过测试一种常用的IEPE电流源决定减去2V。

正向范围:

如果这个IEPE加速度计需要在24V范围内运行,满量程范围为±50g(行业标准为100mV/ g加速计)。如果用户测量的信号小于20g,那么18V的顺从电压就足够了。

然而,上文分析并不完整。上述的偏置电压是在室温下被指定的。当环境温度变化时,偏置电压也随之变化。偏置电压将与温度成反比变化,因此,在前面提到的例子中,±20g的最大线性范围可能在较高或较低的温度下无效。因为偏置电压漂移,因此建议留下足够余量以容纳任何可预期的温度变化。

基于偏置电压和顺从电压以确定IEPE加速度计的最大范围,如下表所示。该表显示最大的期望的不失真输出电压。为了确定g值范围,只要将最大不失真输出电压除以加速度计的灵敏度即可得到。

例如:在18V顺从电压和13V偏置电压下,灵敏度为100mV/g的加速度计的最大g值范围为多少?由上面的图表可知:

注:上述表中是假设输出电压为±5V。检查加速度计的参数指标很重要,因为一些特殊的加速度计的输出电压范围可能会有所不同。

尽管以加速度计为例,这种“经验法则”同样适用于任何IEPE设备,如用于测量麦克风,力传感器和压力传感器。

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