隨著科技的發(fā)展， 很多領(lǐng)域如旋轉(zhuǎn)故障監(jiān)測(cè)與診斷、水力風(fēng)力發(fā)電、環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)等引入振動(dòng)技術(shù)， 振動(dòng)傳感器的應(yīng)用范圍日趨廣泛。為了保證這些領(lǐng)域的振動(dòng)傳感器量值的可靠性和統(tǒng)一性， 需要定期對(duì)其進(jìn)行檢定或校正， 隨著振動(dòng)傳感器使用量的增加， 振動(dòng)傳感器的計(jì)量工作也日趨繁重。傳統(tǒng)的手工校正方法工作效率低，人工讀數(shù)易引入誤差， 已經(jīng)不能滿足日益增長(zhǎng)的工作需求。閉環(huán)控制的自動(dòng)校正系統(tǒng)在保證精度和可靠性的前提下， 提高了檢定和校正工作效率，能大量減少儀器校正人員的工作量。
 
1 比較法振動(dòng)校正方法
      振動(dòng)校正方法可分為絕對(duì)法和比較法。將振動(dòng)量值參數(shù)直接溯源到長(zhǎng)度和時(shí)間頻率等基本物理量的校正方法稱為 絕對(duì)法; 將量值由絕對(duì)法校正過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)傳感器傳遞給工作用振動(dòng)傳感器的校正方法稱為 比較法。比較法校正的不確定度大于絕對(duì)法， 但校正使用的設(shè)備和技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單， 操作方便， 建立成本低， 能夠滿足大部分振動(dòng)傳感器和測(cè)量設(shè)備的計(jì)量需求， 比較適合普通的儀器校正實(shí)驗(yàn)室采用 。比較法振動(dòng)校正原理圖如圖 1 所示。
 
      傳統(tǒng)的比較法振動(dòng)校正方法需要計(jì)量人員手動(dòng)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器和功率放大器， 通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)傳感器相連接的指示和記錄儀讀取振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)幅值和頻率， 再讀取被檢傳感器的輸出電壓值來(lái)計(jì)算被檢傳感器在各個(gè)頻率點(diǎn)下的幅值靈敏度。兩次讀數(shù)不同步， 可能會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差， 依據(jù)規(guī)程一般選取 7 ～12 個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行靈敏度幅頻響應(yīng)， 每次變換頻率點(diǎn)都需要計(jì)量人員手動(dòng)調(diào)節(jié)， 工作效率比較低 。

 

2 比較法振動(dòng)傳感器自動(dòng)校正系統(tǒng)
2. 1 比較法振動(dòng)傳感器自動(dòng)校正系統(tǒng)原理
      比較法振動(dòng)傳感器自動(dòng)校正系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的比較法基礎(chǔ)上使用多通道的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀替代標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被檢傳感器的指示記錄儀器。計(jì)算機(jī)作為自動(dòng)校正系統(tǒng)的核心， 控制多通道的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀同步采集標(biāo)準(zhǔn)和被檢傳感器的數(shù)據(jù)，同時(shí)控制調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器來(lái)改變振動(dòng)臺(tái)的頻率和幅值。比較法振動(dòng)傳感器自動(dòng)校正系統(tǒng)框圖如圖 2。

 

      計(jì)算機(jī)的測(cè)量控制軟件依據(jù)被檢設(shè)備相應(yīng)的檢定規(guī)程和儀器校正規(guī)范建立了檢定校正參數(shù)值表，包含振動(dòng)的頻率和相應(yīng)頻率點(diǎn)下的幅值。計(jì)算機(jī)依據(jù)表內(nèi)的頻率值發(fā)出指令控制信號(hào)發(fā)生器發(fā)生相應(yīng)頻率的正弦信號(hào)。信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器放大后驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)起振， 動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀采集和分析標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出值來(lái)判斷振動(dòng)臺(tái)的實(shí)際振動(dòng)幅值， 當(dāng)實(shí)際幅值未達(dá)到參數(shù)值表內(nèi)的預(yù)設(shè)值時(shí)，計(jì)算機(jī)通過(guò)控制算法得到控制量， 發(fā)出指令控制信號(hào)發(fā)生器的正弦波幅值， 進(jìn)行又一輪的調(diào)整，直到振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)幅值達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)幅值為止。振動(dòng)臺(tái)幅值調(diào)整到預(yù)設(shè)目標(biāo)值之后， 計(jì)算機(jī)控制同步讀取標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出和被檢傳感器的輸出，計(jì)算出這一頻率點(diǎn)下的被檢傳感器的靈敏度。然后系統(tǒng)進(jìn)入下一個(gè)頻率點(diǎn)的校正， 直至所有的頻率點(diǎn)校正完畢。
 
2. 2 測(cè)量控制軟件
      系統(tǒng)測(cè)量控制軟件是基于 LabVIEW 平臺(tái)開發(fā)的， 可以控制動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀和信號(hào)發(fā)生器， 同步采集和處理多個(gè)通道的數(shù)據(jù)。軟件可以依據(jù)相應(yīng)的檢定規(guī)程或儀器校正規(guī)范建立和修改校正的參數(shù)值表， 可以自動(dòng)完成振動(dòng)傳感器的頻率響應(yīng)和非線性度校正， 整個(gè)過(guò)程不需要人工干預(yù)。軟件通過(guò)同步采集標(biāo)準(zhǔn)傳感器和被檢傳感器輸出的時(shí)間波形， 分別進(jìn)行 FFT 分析， 得到相應(yīng)通道的主頻率的峰值， 來(lái)計(jì)算被檢傳感器的靈敏度值。測(cè)量控制系統(tǒng)的軟件和硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)了振動(dòng)傳感器校正的自動(dòng)化。

 

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
      本文以 BK 生產(chǎn)的 8305 型壓電加速度傳感器作為被檢傳感器， 進(jìn)行靈敏度幅頻響應(yīng)和靈敏度幅值線性度實(shí)驗(yàn)， 所得數(shù)據(jù)見表 1 和圖 3。BK 8305 靈敏度線性度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線見表2 和圖 4。

 

      依據(jù) JJG 233-2008 壓電加速度計(jì)檢定規(guī)程， 由于檢測(cè)的加速度計(jì)幅值范圍不大， 用各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的靈敏度幅值相對(duì)于參考點(diǎn)靈敏度幅值的相對(duì)偏差表示。

 

4 結(jié)論
      比較法振動(dòng)傳感器自動(dòng)校正系統(tǒng)在傳統(tǒng)的比較法校正方法的基礎(chǔ)上， 利用閉環(huán)的自動(dòng)控制算法， 能快速的按照預(yù)先設(shè)定的參數(shù)值完成振動(dòng)傳感器的自動(dòng)儀器校正工作。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定， 控制精度高， 可以提高計(jì)量人員的工作效率。

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