MEMS加速度計(jì)作為現(xiàn)代狀態(tài)監(jiān)測(CM)系統(tǒng)中的振動(dòng)傳感器剛剛成熟。最近在測量范圍、帶寬和分辨率(噪聲)方面的擴(kuò)展正在實(shí)現(xiàn)新的概念和系統(tǒng)架構(gòu),因?yàn)镃M開發(fā)人員一直在等待利用MEMS傳感器的尺寸、成本和可靠性優(yōu)勢的機(jī)會(huì)。當(dāng)系統(tǒng)架構(gòu)師進(jìn)行早期可行性研究時(shí),有些人可能需要評(píng)估特定傳感器支持一系列振動(dòng)幅度(V最低/ 5.MAX) 和頻率 (f最低- G.MAX).當(dāng)幅度屬性以速度表示時(shí),開發(fā)人員需要將其轉(zhuǎn)換為加速度,以便根據(jù)關(guān)鍵傳感器規(guī)格(噪聲、范圍)對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。公式1提供了一種彌合該差距的方法,方法是取單個(gè)頻率(fV) 速度模型 V(t),以推導(dǎo)出等效加速度公式 a(t)。
公式1中的加速度公式提供了生成簡單公式的機(jī)會(huì),該公式將其峰值和均方根水平與等效速度水平相關(guān)聯(lián)(參見公式2)。
這些關(guān)系的均方根形式可以通過假設(shè)通過系統(tǒng)振動(dòng)邊界中應(yīng)力最大的部分(最小頻率(f最低)和幅度(V最低).在根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)嚴(yán)重性分類評(píng)估特定加速度計(jì)時(shí),這種形式的關(guān)系非常有用。例如,公式3確定,在最小振動(dòng)頻率為10 Hz時(shí),加速度測量中的噪聲必須小于7.18 mg,才能根據(jù)ISO-10816-1(V最低= 1.12 毫米/秒)。
將加速度計(jì)的噪聲密度 (ND) 乘以噪聲帶寬的平方根 (fNBW) 提供了一種相對(duì)簡單的方法來估計(jì)特定加速度計(jì)和濾波器配置中的總噪聲。
公式4以通用形式提供此數(shù)據(jù),并舉例說明,當(dāng)ADXL357加速度計(jì)(ND = 80 μg/√Hz)與截止頻率為1000 Hz(fC= 1000 Hz)。在4.7 mg時(shí),ADXL357似乎滿足公式3中的邊界條件。
等式2的峰形式(見等式5)為估計(jì)另一個(gè)重要的邊界條件提供了工具;加速度計(jì)中的測量范圍。公式5還給出了一個(gè)具體示例,該示例確定根據(jù)ISO-1081-1(V.MAX= 28 毫米/秒),頻率為 1000 Hz (f.MAX) 的測量范圍至少為 ±25.3 g。
雖然最終的傳感器選擇可能需要額外的考慮和驗(yàn)證,但在投資早期測試平臺(tái)和表征之前,這種分析水平有助于確保遵守最基本的邊界條件。
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