【机械行业标准(JB)】 压电加速度传感器

中华人民共和国机械行业标准
JB/T6822-93
压电式加速度传感器
19930709发布
1994-0101实施
中华人民共和国机械工汇业部
1主题内容和适用范围
中华人民共和国机械行业标准
压电式加速度传感器
JB/T6822—93
代替ZBY198—83
本标准规定了压电式加速度传感器(以下简称传感器)的基本参数、技术条件、试验方法、检验规则、标志、包装、贮存条件。
本标准适用于以具有压电效应的材料为换能元件的振动、冲击传感器的设计、制造、使用和维修。本标准不适用于内装电路和其它具有特殊要求的压电式加速度传感器。2引用标准
GB191包装储运图示标志
JB／T5747报动测量仪器型号命名及编制方法ZBY003仪器仪表包装通用技术条件3型号与基本参数
3.1型号命名按JB／T5747的规定执行。3.2基本参数
3.2.1参考灵敏度：传感器应给出电荷或电压参考灵敏度。电荷灵敏度和电压灵敏度的换算按公式(1)Sv=So/ C.
式中：Sv-传感器电压灵敏度，mV/m·s?：Sa—-传感器电荷灵敏度，pC/m·g;C一一传感器、输出电缆及电荷放大器输入端电容值之和，F。3.2.2频率范菌：
传感器应给出使用频率范围。
3.2.3极限加速度：
传感器应给出极限振动和冲击加速度值。3.2.4动态范围：
传感器应给出动态范围。
机械工业部1993-07-09批准
（1）
1994-01-01实施
3.2.5或感轴方向：
传感器应给出其敏感轴方向。
3.2.6输出电缆：
应采用长1.2m以上的低噪音电缆。3.2.7连接方式：
JB/T6822-93
电缆插头，传感器插座联接螺纹一般为M3或M5标准公制普通螺纹，插针直径为g0.75mm。3.2.8外形尺寸：
传感器应给出外形尺寸。
3.2.9质量：
传感器应给出其质量。
3.2.10安装方式：
传感器应给出其安装方式，对于采用螺纹安装方式的传感器应给出其安装力矩。4技术条件
4.1正带工作条件
传感器应在下列条件下正带工作：a.温度：-40~100℃；
b.相对温度：≤85%；
c.周围环境中无影响性能的电磁场和腐蚀性气体。4.2参考灵敏度
传感器应给出参考灵敏度值。
4.3最大横向灵敏度比
传感器的最大横向灵敏度比不大于5%。4.4灵敏度的年稳定度
传感器灵敏度的年稳定度不大于3%。4.5频率响应误差
传感器的频响误差（不含系统误差），在小于五分之谐振频率时，参考灵敏度偏差不大于0.5dB；在小于三分一谐频率时，参考灵敏度偏差不大于1dB。4.6非线性度
传感器的非线性度，用振动测量法时不大于5%；用冲击测量法时不大于10%。4.7电容
应分别给出传感器及电缆的电容值。4.8极限加速度
传感器应给出极限振动和冲击加速度值。4.9输出绝缘电阻
传感器输出极间绝缘电阻应大于1×10\。4.10气密性
a.传感器在95七热水中，5mia.内不得出现五个断续气泡：b.传感器在水中处于15000Pa负压下，不得有一连串气泡出现。4.11安装谐振频率
传感器应给出安装谐振频率。
4.12乱真响应
传感器应给出正常工作条件下的温度响应、声、磁、基座应变、安装力矩及温度瞬变灵敏度值。2
4.13外观
JB/T6822-93
a.传感器外形不得有显见划、碰伤;字迹清晰;安装基面表面粗糙度应小于Ral.6μm；b．插头、座应接触良好，装卸灵活。4.14保用期限
在用户避守保管使用规定的条件下，产品自出厂之日起18个月内，确因制造不良而发生摄坏或不能正带工作时，制造厂应免费为用户修理或更换。5试验方法
5.1参比工作条件
a.温度：20±5℃试验期间温度变化不得超过±2℃；b.相对湿度：≤80%；
c.周圈环境中无影响性能的电磁场存在。5.2试验仪器
a.校准振动台：横向<10%；失真度：<5%；信噪比:>40dB。b.标准加速度传感器：准确度：土0.5%；横向灵度比：≤2%。c.电压表：准确度：≤0.5%；
d.横向检定装置：最大横向报动比：≤1.0%：信噪比:>10dB。e.频率响应自动测绘装置：200Hz~30kHz；误差：0.5dB。f.波形记录装置：大于100kHz。g.共梁振动校准装置:<5×10°m/ s;误差：±2%。h.冲击装置：1×10~1×10m/s；误差：±2%~±5%。i.电容测试仪：1×10°~1×10F；误差：±1%。i.高照表：测量范围在1×10～1×10″n；检定电压为100V；误差：±10%。5.3参考灵敏度试验
将被测传感器与标准传感器背靠背地性连接在一起，安装在振动台中心，选定200Hz以下的某频率（优先选用160Hz）和100m/s以下的某一加速度值，（优先选用100m／s）采用正兹搬动激励。被测加速度传感器的电荷（或电压）输出与所承受的加速度值之比，即为被测传感器的参考灵敏度。电荷灵敏度的单位为：pC/m·s
电压灵敏度的单位为：mV/m·s
其中：pC—微微库仑；
mV毫伏
m—米;
g——秒。
5.4最大横向灵敏度比试验
将被测传感器刚性安装在横向试验装置台面中心，被测传感器敏感轴应与振动方向垂直。选200Hz以下的某一频率（优先选用30Hz）及100m/s以下的某一加速度值（优先选用100m/g）进行试验，试验时将被测传感器围绕敏感轴每范转测出被测传感器的最大横向灵敏度值。最大横向灵敏度比按公式(2)计算：TSR=STmax ×100% ...
式中：TSR-—报动最大横向灵敏度比：·（2）
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STmax—被测传感器最大横向灵敏度值；Sz—被测传感器的参考灵敏度值。5.5灵敏度的年稳定度试验
灵敏度的年稳定度试验方法同本标准第5.3条。5.6安装谐振频率试验
5.6.1连续扫描法
如图1所示装置，把校准振动台及其内装加速度传感器，信号发生器、适调放大器、测量放大器等组成一个闭环自动扫描系统。被测传感器按规定的安装方式刚性连接在校准搬动台上，使它在连续扫描过程中受到一个恒定的加速度，在专用记录纸上自动描绘出被测传感器的频率响应曲线，由此曲线可测定被测传感器的安装谐振频率。
被测传感器
报动自
还避传器
5.6.2冲击法
遵造据区
图1频率试验装量示意图
正弦信号发生器
对数录仪
将传感器安装在质量约为传感器质量10倍的高弹性模量材料做成的立方体或细长比接近于1的圆柱体的站子上，沿传感器敏感轴方向给砧子施加一舜时冲击，用记忆示波器记录传感器输出的激摄波形，然后根据对标确定谐振频率。5.7频率响应试验
5.7.1连续扫描法
同本标准第5.6.1条。
5.7.2逐点比较法
试验方法同本标准第5.3条，先确定传感器参考灵敏度，然后在优先选用的频率下，按对数刻度均匀选取至少六个频率点（其中160Hz、80Hz为必测点）和优先选用的加速度下（100m/s或10m/s\）确定不同频率下的灵敏度，其结果用对参考灵敏度的百分偏差给出。优先选用的频率尽量与标准加速度传感器标准频率相同。参考频率：160Hz（第二选择80Hz）5.8非线性度试验
5.8.1振动测试法
仪器设备按图2所示装置连接。
被测传态器
振动台面
承在传感器
图2非线性试验装置示意图一
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启动振动台使工作频率处于共报梁的谐报频率，标准加速度传感器监督报动台加速度。在被测加传感器规定的范围内测试加速度值不少于七个点，非线性度的计算方法如下：首先计算在各加速度时的灵敏度Si：SiVi
式中：Si-—被测传感器所受加速度为a,时的灵敏度；Vi--被测传感器所受加速度为aα时的输出电压；α--第i点的加速度。
i1.2,3,...*n(n≥7)
然后求平均值S；
（4）
非线性度按下式计算：
si的最大值为被测传感器的非线性度。5.8.2冲击测试法
如图3所示装
×100%
益转实器
接冲凝校
九传落器
图3非线性度试验装置示意图二
·（5）
将被测传感器刚性连接在落体上面自由下落，自由落体的次数应不少于七次，每次高度不等，由压力传感器测得每次碰撞时的冲击力计算冲击加速度，计算公式如下：Fi
式中：a—-被测加速度传感器所受冲击加速度：Fi-——压力传感器测得的第i次碰所受的冲击力；M——落体质量;
一被测传感器质量。
非线性度的计算方法与振动法相同。5.9电容测量
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电容测试仪频率置1kHz档，用其测出室温时传感器和电缆组合在一起的总电容以及电缆电容，总电容中减去电缆电容即得传感器电容。5.10极限加速度值试验
5.10.1试验方法同本标准第5.7.2条5.10.2被测传感器受极限加速度冲击并放登24小时后，其参考灵敏度变化应小于3%，非线性度和频响曲线应符合本标准4.5;4.6条要求。+
5.11绝缘电阻试验
用高咀表测定，测量电压为100伏，被测传感器输出插口芯线与壳体之间、导线与导线之间的绝缘电阻应符合本标准第4.9条规定。5.12气密性试验
试验方法有两种：
3：将透明效离烧杯内的水加热到95C，把不接导线的传感器放入水中，半分钟内传感器出现断续的气泡不得多于五个，烘干后绝缘电阻应符合本标准第4.9条规定。b．在一个能密封的玻璃器严里面注入适量的水，先用真空泵抽气至15000Pa左右，以除去水中的游离气体，然后放气至常压状态，再将传感器放入水中，抽气至15000Pa。检查传感器周围特别是插座是否有一连串的气泡出现，如有则表明气密性不良。5.12乱真响应试验
方法见附录。
6检验规
6.1验分类
传感器检验分为出厂检验和型式检验。6.2出厂检验
6.2.1传感器由制造厂质量检验部门检验合格后方准出厂，并应附有产品合格的证明文件。6.2.2传感器出厂检验按本标准第4.2;4.3；4.5;4.6;4.7;4.13条项目逐台检验，按本标准第4.9、4.10条抽检验。
6.2.3抽详规则
出厂检验中抽样检验的样品必须在逐台检验合格的交批产品中随机抽取，当批量小于100台时，抽三台；批量大于100台时，抽五台。6.2.4判定规刻
6.2.4.1拍祥检验的样品，若所检项目全部合格，则判该批产品合格。6.2.4.2抽样检验的样品中，有一台一个项目不合格，应另抽取2倍于抽样数量的样品进行复检，若复验样品所有项目均合格，除首次试验不合格样品外，购判该批产品检验合格；若仍有不合格样品，则判该批不合格。
6.2.4.3抽烊检验的样品中，若有两台或两台以上出现不合格项目，则判该批产品不合格。6.3型式检验
6.3.1传感器在下列任一情况下，应进行型式检验：a.新产品或老产品转厂生产时；b．正式投产后，当设计结构、材料、工艺有较大改变而影响产品性能时；c．正常生产对，每年进行不少于一次的试验；d．产品停产一年以上，再次生产时；6
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e．出厂检验结果与上次型式检验有较大差异时；E.国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。6.3.2型式检验按本标准第4.2~4.1.3条项目进行。6.3.3抽样规则
传感器型式检验抽样规则用随机定量抽样法，当批量大于等于100台时，随机抽取五台：当批量小于100台时，随机抽取三台。
6.3.4判定规则
同本标准第6.2.4条。
7标志、包装、贮存
7.1标志
在传感器壳体上适当位置应有产品型号、厂标和出厂编号等标志。7.2包装
传感器包装应符合GB191和ZBY003的要求，其中防护类型：Ⅱ型。包装箱上应标明：
a..产品名称；
6.制造厂名；
c．包装箱外形尺寸及毛重、净重；d，制造日期。
传感器应贮存在干燥、通风库房中。库房内不得有腐蚀性气体和腐蚀性药品。7
A1试验设备与装置
A1.1臂梁
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附录A
基座应变荧敏度试验
(补充件）
恶臂梁为一端被夹紧在刚性支座上的钢梁，其悬臂部分尺寸为：长1500mm，宽70±0.5mm，厚12.5±0.1mm.
在与夹紧端相距40mm处钻一个安装传感器的孔，孔的中心线垂直于安装传感器部分梁的表面，垂直度小于10um，与传感器相连接试验段梁的表面应经过机械研磨，表面粗糙度达到算术平均值偏差Ra小于lμm，表面的平面度小于5um。在试验传感器的两边梁的表面上粘贴应变片。A1.2传感器放大器
具有直流确应的压电加速度传感的电荷放大器。A1.3应变测量装置
应变仪（应包括应变片、电源、放大器)和二通道记录仪。A1.4直流电压表
误差：小于最大读数的±1%。
A1.5力值测量仪
量程：0~1C0N；
误差：小于最大读数的土2%。
A2试验方法
A2.1步骤
把梁夹紧于个刚性支架上，使其臂的平面水平（或垂直），并能产生水平方向弯曲，如下图示：s0
图A1基座应变灵敏度试验装置示意图用钢媒钉把被测传感器安装在距紧固端40mm处的孔上。A2.1.1悬臂梁上的试验力和曲率半径参照下式估算：F=Exexbxh
式中：F施如在自由端的力；
杨氏模量，M/m\；
（A1)
·(A2)
e—基座应变；
b总臂梁宽度,mm;
h-—臂梁厚度，mm;
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1—从试验点到力作用点的距离，mm；R曲率半径,m。
A2.1.2悬臂梁的弯曲：
在梁的自由端施加一个力让其弯曲，使安装传感器处的基座应变略大于下列规定的基座应变值：a.基座应变参考值
250×10-
（基座曲率半径25m）
b，基座应变检测值
100×10-
500×10
（基座曲率半径62.5m）
（基座曲率半径12.5m）
然后释效梁，让其以它的自振频率振动，自振率约为4.5Hz。也可在梁的自由端，离紧固端的一个已知距离上，参照A2.1.1条计算的力值，施加一个静态成交变的力，使安装传感器处的基座应变为规定的基座应变值，以这种力替代应变测量。A2.1.3测量记录
同时记录传感器和应变仪（如果使用应变仪测量应变时）的输出，确定传感器在规定的基座应变参考值下的最大输出，如果有必要可以确定在规定的基座应变检测值下的传感器最大输出。在130范围旋转传感器，在不同的方向上重复上述试验。A2.2结果表示
按下列公式计算基座应变灵敏度：St
基座应变灵敏度m·s/μs;
式中：St
·（A3)
传离器不同方向输出的最大值（对于基座应变灵度较小的传感器，应扣除基臂梁摄动产生的传感器的输出），m·s\；e-—所施加的基座应变(参考值250×10)附录B
声灵度试验
(补充件）
B1试验仪器与设备
B1.1混响室
B1.2无阻尼悬挂系统：
无阻尼悬挂系统固有频率低于20Hz。B1.3随机躁声声源：
随机噪声声源应具有以下每倍程谱形：125Hz=115±6dB
250~2000Hz=120±5dB
4000Hz=115±6dB
8000Hz=105±10dB
B.2试验方法
JB/T6822-93
将传离器安装在混响室内恶挂系统上，用频率范朗为125～8000Hz的随机噪声声源输入130±5dB的声压级。
转动传感器并避出其最大电输出的有效值，根据传感器的参考灵敏度换算成等效加速度值的有效值来表示。
附录C
瞬变温度灵效度试验www.bzxz.net
(补充件）
C1试验仪器
C1.1安装块
采用君块，其质量应大于被测传感器的十倍。C1.2液体和低温槽
液体优先使用酒精。
液体温度：比室温低20±1亡。
低溢瓣温度波动度小于1℃。
C1.3倍号适调器
C1.3.1与传感器有确定配套的信号适调器，用该信号适调器进行瞬变温度灵敏度测试，低频限按实际使用的频率下限。
C1.3．2在没有确定配套的信号适调器时，信号适调器的高通滤波器的下限截止频率选用0.3Hz（3dB)进行测试。
C1.4波形记录仪
频率范围：0~10Hz；
准确度：±2%。
C2防护措施
应采取防护措施，以防止液体漏进传感器接头处或游入内部。C3试验方法
C3.1试验程序
C3.1.1将传感器安装在铝块上，连接好输出插头及后续仪器。C3.1.2调节低温撸，使其内酒精温度比室温低20±1℃。C3.1.3将传感器漫入酒精中，应注意防止附加冲击引起电信号输出。C3.1.4记录获得的整个波形，并测量第一次出现的最高蜂值和时间。C3.1.5将传感器取出并自然干噪。(3.2结果处理
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