在加速度傳感器的各項(xiàng)指標(biāo)中，頻率響應(yīng)是個非常重要的參數(shù)，它是傳感器提供線性反應(yīng)的頻率范圍。本文著重從頻率響應(yīng)出發(fā)帶領(lǐng)大家更深入了解加速度傳感器。

低頻響應(yīng)特性

IEPE壓電加速度傳感器（內(nèi)裝IC電路芯片）的低頻特性主要由內(nèi)置芯片的下限頻率和傳感器的基座應(yīng)變、熱釋電效應(yīng)等環(huán)境特性決定；而電路芯片的下限頻率取決于RC電路，也就是取決于放電時間常數(shù)DTC，

DTC=RC，

-3dB低頻f=0.16/DTC，

-10%低頻f=0.34/DTC，

-5%低頻f=0.5/DTC，

由以上可以看出，放電時間常數(shù)越大，信號衰減越慢，低頻響應(yīng)越好。

放電時間常數(shù)不僅決定低頻響應(yīng)，而且決定放電時間，這在工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行多點(diǎn)測量時就比較重要。放電時間常數(shù)應(yīng)兼顧低頻響應(yīng)和放電時間?；鶓?yīng)變、環(huán)境溫度變化等環(huán)境干擾引起的輸出通常在5Hz以下，當(dāng)測試信號頻率在5Hz以上時，應(yīng)將IEPE傳感器內(nèi)置電路芯片下限截止頻率設(shè)置在5Hz以上，以消除壓電傳感器的熱電等環(huán)境干擾引起的噪聲輸出。

當(dāng)測試信號頻率在5Hz以下時，可以選擇諸如隔離剪切結(jié)構(gòu)等隔離基座應(yīng)變、熱釋電效應(yīng)等環(huán)境干擾性能好的加速度傳感器。

高頻響應(yīng)特性取決于。

其中，k是敏感元件的剛度；m是質(zhì)量塊的質(zhì)量。

在敏感元件的剛度時，質(zhì)量塊越重，諧振頻率越低。同時，大的質(zhì)量塊產(chǎn)生高的機(jī)械增益，傳感器的靈敏度高，噪聲低。相反，小的質(zhì)量塊產(chǎn)生低的機(jī)械增益，傳感器的靈敏度低、輸出小，頻率范圍寬，可以測量較高的頻率信號。

通常可以這么估算：

上限頻率是+10%頻響，大約為諧振頻率的1/3；

上限頻率為+5%頻響，大約為諧振頻率的1/5。

加速度傳感器在校準(zhǔn)時候，頻率響應(yīng)是相對于靈敏度在100Hz或160Hz的參考點(diǎn)的靈敏度變化量。下圖是TE MEAS8811-01的頻率響應(yīng)圖：

壓電加速度傳感器的低頻響應(yīng)特性

壓電加速度傳感器無法獲得很好的低頻響應(yīng)。高通濾波器是壓電加速度傳感器固有特性，前述講了電路芯片的下限頻率取決于RC電路，也就是取決于放電時間常數(shù)DTC。DTC也定義了傳感器供電突然變化（如開啟和信號過載）時的傳感器響應(yīng)。當(dāng)開啟傳感器或從過載中恢復(fù)所需要的時間是與DTC的值直接相關(guān)的。因此低頻過載與導(dǎo)通時間（休克恢復(fù)時間）是成反比。傳感器的頻率越低，從過載中開啟或恢復(fù)的時間越長。對于通用壓電傳感器，犧牲低頻性能有利于獲得更好的開啟和休克恢復(fù)響應(yīng)。

通用加速度傳感器與低頻加速度傳感器

低頻加速度傳感器采用較大的質(zhì)量塊來提高傳感器敏感元件的輸出。這將降低來自于放大器的電子噪聲。低頻傳感器的輸出電壓越高，越有利于在測量低幅值信號時克服數(shù)據(jù)采集器的噪聲。折中的方法是降低諧振頻率。

結(jié)論

加速度傳感器所需要的頻率響應(yīng)取決于需要測量的振動頻率。一個加速度傳感器需要足夠高的固有振動頻率用于捕捉測量所需要的所有頻率。

8021-01/8022-01加速度傳感器采用環(huán)形剪切式陶瓷晶體設(shè)計，可提供多種動態(tài)量程，量程范圍為±10 g、±80 g 和 ±500 g。同時，該款傳感器還具有出色的頻域特性，可提供高達(dá)12kHz的平滑帶寬。此外，該款加速度傳感器的非線性低至±1%FSO（Full Scale Output），橫向靈敏度小于5%，非常適合高精度加速度測量系統(tǒng)的設(shè)計。8021-01 采用側(cè)面出口 MIL-C-5015 連接器，而 8022-01 采用一體式電纜。

8021-01/8022-01加速度傳感器的工作電壓范圍為18~30Vdc，激勵電流為2~10mA。同時，8021-01/8022-01支持反向接線保護(hù)功能，可為傳感器提供更大安全保障。此外，8021-01采用側(cè)面出口MIL-C-5015連接器，而8022-01采用一體式電纜，方便用戶安裝選擇使用。

8021-01/8022-01加速度傳感器還具有穩(wěn)定的溫度響應(yīng)，工作溫度范圍為-55~+125℃，可很好適應(yīng)高溫環(huán)境中的應(yīng)用。同時，8021-01/8022-01采用全密封焊接設(shè)計，堅固耐用，對惡劣環(huán)境具有更好適應(yīng)性。