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壓電加速度傳感器長期穩(wěn)定研究可以等效于對其靈敏度的長期一致性計算。靈敏度的長期一致性數(shù)值是某時間節(jié)點所測得的靈敏度相對于初始靈敏度的偏移百分比。受機械應(yīng)力釋放(1)和壓電陶瓷極性衰退(2)的影響,隨著時間的推移,壓電加速度計的靈敏度微小下降。計算壓電加速度傳感器的靈敏度漂移即從這兩個維度分別計算,然后和方根合成這兩個分量值,得到的總體偏移百分比,即為壓電加速度傳感器的長期穩(wěn)定性值。具體計算步驟如下:
(1)基于機械應(yīng)力消除理論的指數(shù)外推,得到分量D1
S(t)= S(0)* (1- λ) (公式1)à D1= (S(t) - S(0))/ S(0) (公式2)
S(t)是時間t節(jié)點的靈敏度
S(0)是原始校準靈敏度
t是以年為單位的時間
λ是一個常量因子,可以通過某一時段的靈敏度下降來計算得到
(2)基于PZT壓電陶瓷特性的對數(shù)外推,得到分量D2
(公式3) à D2= (S(t) - S(0))/ S(0) (公式4)
S(t)是時間t節(jié)點的靈敏度
S(0)是原始校準靈敏度
t是以小時為單位的時間
λ是一個常量因子,可以通過某一時段的靈敏度下降來計算得到
(3)長期穩(wěn)定性值D,即為和方根合成D1和D2
D = √(D12 + D22) (公式5)
下面舉例說明:
假如客戶A要求30年(262800小時)靈敏度長期漂移(即長期穩(wěn)定性)不超過8%,怎么向客戶證明呢?
首先要有一組相對較長時間的靈敏度連續(xù)測試數(shù)據(jù),超過1年的統(tǒng)計。下面的例子取了10只目標傳感器,每周一次(或每月一次)測試其靈敏度并記錄數(shù)據(jù),持續(xù)時間:2年(17520小時)。
統(tǒng)計這10只傳感器在2年內(nèi)的靈敏度漂移,實測平均漂移為-1.5%,由此計算λ值以及分量D1和D2
(1)機械分量:
由公式1和2,計算得到
λ=0.0106
D1= -5.7%
(2)PZT壓電陶瓷分量:
由公式3和4,計算得到
λ=0.0035
D2= -1.9%
(3)合并分量得到30年的長期穩(wěn)定性值
由公式5,計算得到
D = -6%
結(jié)論:滿足客戶期望,即30年長期穩(wěn)定性不超過8%。
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