1.系統(tǒng)介紹與應(yīng)用

在設(shè)計(jì)傳感器或使用傳感器時(shí)，傳感器的頻響特性和靈敏度是相當(dāng)重要的技術(shù)指標(biāo)。WS-5937超低頻傳感器標(biāo)定系統(tǒng)是專為標(biāo)定低頻速度、加速度傳感器的頻響特性曲線和靈敏度而設(shè)計(jì)的，用該系統(tǒng)能對“傳感器頻響特性曲線標(biāo)定”實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)閉環(huán)控制，測量標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被標(biāo)定傳感器的頻率幅值，計(jì)算被標(biāo)定傳感器的頻率響應(yīng)和靈敏度，根據(jù)用戶要求完成頻響特性曲線的標(biāo)定。

該系統(tǒng)可應(yīng)用于計(jì)量研究院所、振動(dòng)科研實(shí)驗(yàn)室、傳感器研究和生產(chǎn)單位等。

應(yīng)用專有技術(shù)，該系統(tǒng)亦可標(biāo)定超低頻速度傳感器（檢波器）的靈敏度和頻響曲線，這種速度傳感器廣泛應(yīng)用于石油物探、廠礦機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測等領(lǐng)域。

2.系統(tǒng)組成

2.1 WS-5937標(biāo)定控制儀1臺(tái)；

2.2 WS-PA-30D或WS-PA-50D低頻功率放大器1臺(tái)；

2.3 低頻激振器JZ-20D 1臺(tái) 或JZ-50D 1臺(tái)；

2.4 傳感器標(biāo)定軟件Vib’SIN 1套；

2.5 標(biāo)準(zhǔn)傳感器1只；

2.6 計(jì)算機(jī)1臺(tái)（可自備）；

3.軟件界面

4.系統(tǒng)組成邏輯框圖

5.功能

5.1 按用戶自定義掃頻點(diǎn)和幅值掃頻；

5.2 軟件自動(dòng)生成掃描曲線，等頻率間隔、等幅值掃描；

5.3 幅值誤差自動(dòng)控制；

5.4 自動(dòng)生成頻響特性曲線數(shù)據(jù)（伏頻、相頻）；

5.5 頻響特性曲線繪圖（線性、對數(shù)）；

5.6 程控信號(hào)發(fā)生器，波形選擇：正弦波，單頻信號(hào)輸出，信號(hào)掃頻，頻率駐留；

5.7 在線幫助；

6.技術(shù)指標(biāo)

6.1 WS-5937標(biāo)定控制儀

6.1.1數(shù)據(jù)采集和控制信號(hào)：

1）計(jì)算機(jī)USB接口控制、采集；

2）數(shù)據(jù)采集頻率60kHz/通道；

3）24位4路數(shù)據(jù)采集，輸入范圍±5V；

4）1路16位D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換信號(hào)輸出通道；

5）控制信號(hào)輸出幅值±10V，幅值分辨率16位，幅值控制精度0.1％FS；

6） 控制掃頻頻率范圍0.1Hz~500Hz，頻率分辨率28位，頻率控制精度0.01Hz；              

7）供電電壓：100V~240V(AC)；

8）尺寸：寬365×高70×深365mm；

6.1.2電荷放大器：

1) OLED顯示參數(shù)；

2) 一個(gè)編碼器鍵設(shè)置所有電荷放大器參數(shù)；

3) 通道數(shù)：2通道；

4) 輸入范圍：±100000pC；                      

5) 增益：5檔；

6) 歸一化：0.1~999；        

7) 精度：加速度: ≤±0.5％；

速度: ≤±0.5％；

位移: ≤±2.0％；

8) 頻率范圍：加速度: 0.3Hz~50kHz；

速度: 1.0Hz~10kHz；

位移: 1.0Hz~1kHz；

9) 低通濾波器：① 濾波方式：程控8階連續(xù)濾波；

② 程控低通濾波頻率：1Hz~50kHz（任意設(shè)定）

③ 濾波器阻帶衰減：-80dB/Oct；

10) 輸出電壓：±10V

11) 過載指示：輸入電壓超過±9.8V時(shí)LED指示燈亮；

12) 輸出噪聲：≤5×10-3pC(最高增益折合到輸入端)

13) 輸入阻抗：1012Ω

14) 輸出電阻：<1Ω

15) 輸出電流：15mA

16) 工作溫度、濕度：-10~50℃、<85％RH（無凝）

6.1.3 IEPE適配器

1 ) OLED顯示參數(shù)；

2 ) 一個(gè)編碼器鍵設(shè)置所有IEPE放大器參數(shù)；

3 ) 通道數(shù)：2通道；

4）電壓輸入范圍：±5V；

5）增益：5檔；

6）精度：加速度: ≤±0.5%，

速度: ≤±0.5%，

位移: ≤±2；

7）頻率范圍：加速度: 0.1Hz~50kHz，

速度：1Hz~10kHz，

位移: 1Hz?1kHz；

8）低通濾波器：濾波方式：程控8階連續(xù)濾波，

程控低通濾波頻率：1Hz?50kHz（任意設(shè)定），

濾波器阻帶衰減：-80dB/Oct；

9）過載指示：輸入電壓超過±9.8V時(shí)LED指示燈亮；

10）信噪比：＞50dB；

11）噪聲≤5mVrms；

13）輸出電阻：＜1Ω；

14）輸出電流：15mA；

15）工作溫度：-10~50℃；

6.2 WS-PA-30D功率放大器

1) 輸出功率：30W；                          

2) 最大輸出電流：3A；

3) 最大輸出電壓：±10V；        

4) 頻率范圍：DC~5kHz；

5) 輸出阻抗：1Ω；

6) 失真度：<2％；

7) 噪聲：<5mV；

6.3低頻激振器                      

6.2.1 JZ-20D超低頻激振器基本技術(shù)指標(biāo)(選擇1)

1）工作頻率：0.1~500Hz；

2）最大位移：±10mm；

3）最大電流：10A；

4）荷   載：1000g                                                                        

6.2.2 JZ-50D超低頻激振器基本技術(shù)指標(biāo)（選擇2）        

1）工作頻率：0.1~500Hz；

2）最大位移：±10mm；

3）最大電流：10A；

4）荷   載：3000g

6.4標(biāo)準(zhǔn)加速度傳感器指標(biāo)（選配）

6.3.1型號(hào)：BK-8305（選配）

制 造 商：丹麥B&K；

符合標(biāo)準(zhǔn)：ISO 5347；

靈 敏 度：1.25pC/g；

工作頻率：1~5000Hz；

諧振頻率：35kHz；

最大測量：1000g；

重量：45g；

工作溫度：-74℃~250℃；                      

應(yīng)用：用于標(biāo)定傳感器的靈敏度標(biāo)定；      

說明：由于BK-8305價(jià)格比較高，可以選購其它品牌或國產(chǎn)價(jià)格適當(dāng)加速度傳感器，然后定期到計(jì)量檢測單位標(biāo)定后用于傳感器標(biāo)定亦可。

6.3.2型號(hào)：WS107

制 造 商：北京波譜公司；

靈 敏 度：5.5pC/ms^-2；

工作頻率：0.5~5000Hz；

諧振頻率：25kHz；

最大測量：3000g；

重    量：30g；

工作溫度：-20℃~50℃；                

應(yīng)   用：用于標(biāo)定傳感器的靈敏度標(biāo)定        

6.5激光位移傳感器指標(biāo)（選配）

型   號(hào)：LK-H050+LK-G5001V

制 造 商：基恩士；

參考距離：50mm；

測試范圍：±10mm；

線 性 度：±0.02%F.S；

重復(fù)精度：0.025μm*3；

環(huán)境溫度：0℃~50℃；

采樣周期：2.55/5/10/20/50/100/200/500/1000μs(可選擇9種級(jí)別)；            

應(yīng)   用：用于低頻傳感器的靈敏度標(biāo)定（頻率0-10Hz）

7.定貨型號(hào)

8.低頻振動(dòng)臺(tái)JZ-20D和JZ-50D自身頻響曲線

低頻振動(dòng)臺(tái)JZ-20D頻響曲線（1~500Hz）

低頻振動(dòng)臺(tái)JZ-50D頻響曲線(0.1~100Hz)

9.傳感器頻響特性曲線示例

9.1 示例1：4.5Hz速度檢波器頻響和相位曲線

4.5Hz速度檢波器頻響和相位曲線1-500Hz

4.5Hz速度檢波器頻響和相位曲線1-50Hz

9.2 示例2：10Hz速度檢波器頻響和相位曲線

10Hz速度檢波器頻響和相位曲線1-50Hz

10Hz速度檢波器頻響和相位曲線1-500Hz

9.3 示例3：某低頻加速度傳感器響曲線

這只傳感器的技術(shù)參數(shù)上寫有頻響從0.2至2500Hz，500mV/g。用低頻標(biāo)定時(shí)從0.1至0.7Hz出現(xiàn)非線性（曲線由高到低），原因是傳感器的靈敏度低，在測低頻時(shí)，傳感器自身的噪聲已經(jīng)大于標(biāo)定臺(tái)的標(biāo)定值。

頻響曲線0.1-10Hz

頻響曲線0.1-80Hz

10.標(biāo)定問題：該系統(tǒng)是否準(zhǔn)確呢？

不論標(biāo)定系統(tǒng)采用的功率放大器和激振器是國產(chǎn)或進(jìn)口儀器設(shè)備，系統(tǒng)始終存在著非線性，但傳感器標(biāo)定采用的是比對法（通常稱為“背靠背法”），標(biāo)定以標(biāo)準(zhǔn)傳感器為基準(zhǔn)來標(biāo)定其它傳感器，本系統(tǒng)推薦使用丹麥B&K公司的2只標(biāo)準(zhǔn)傳感器，B&K-4374S主要用于標(biāo)定傳感器的頻響曲線，而B&K-8305主要用于標(biāo)定傳感器的靈敏度和低頻傳感器的頻響曲線，目前國內(nèi)計(jì)量部門基本采用丹麥B&K-8305來做為標(biāo)準(zhǔn)傳感器，丹麥B&K-8305傳感器采用激光絕對法校準(zhǔn)，滿足國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 16063-11 (以前的ISO 5347) 的要求。

11.加速度、速度、位移三聯(lián)譜

從加速度、速度、位移三聯(lián)譜可查出他們3個(gè)量值在某頻率（Hz）下的對應(yīng)關(guān)系。從圖中能看出，在低頻時(shí)，位移量比較大；在高頻時(shí)，位移很小。

圖中單位、顏色：桔色加速度Acceleration（m/s2），黑色速度Velocity（mm/s），藍(lán)色位移Displacement（mm），黑色頻率Frequency（Hz）。