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MEMS加速度计性能的提升
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对MEMS工艺技术的投资加上设计创新,已大大改善MEMS性能,使得MEMS足以成为更广泛状态监控应用的可行选择。采用专门化MEMS结构和工艺技术,现在已实现谐振频率高达50 kHz、噪声密度低至25 g/Hz的加速度计。通过精心设计的信号调理电子电路,可以充分发挥此类新型加速度计的低噪声优势。


MEMS加速度计性能的提升
图1. 新型高频加速度计的噪声谱密度图


性能和比较数据

为了评估****MEMS加速度计是否适合状态监控应用,我们对其和一款商用PZT型状态监控加速度计进行了对照测量。为确保这两种传感器具有相似的质量并受到相同激励信号作用,我们将MEMS传感器粘附于PZT传感器的外壳。与PZT传感器一样,MEMS加速度计的单电源模拟输出直接输入到同一数据记录仪的模拟输入通道。一个数据采集仪(DAQ)用作这些实验的采集系统。

电机未对准仿真

一分赛车计划_北京赛车开奖_北京赛车投注 在振动测试仪上重建了一个实际场景,例如在基于振动的状态监控中所述的场景,以便利用已知激励信号比较器件。本例展示了一台以5100 rpm (85 Hz)运转的汽轮机和一台未对准的3000 rpm (50 Hz)同步发电机的振动水平。该场景说明的是采用随机振动测试模式时,振动系统经编程所产生的频率和振幅。表1列出了两个器件在目标频率的振幅测量结果。


MEMS加速度计性能的提升
表1. 电机未对准仿真设定点


图2显示了21 kHz谐振频率的MEMS加速度计和25 kHz谐振频率的PZT传感器的频谱测量结果。MEMS加速度计在1 Hz至1 kHz频段中的均方根(rms)输出要比PZT加速度计高出大约30 mg或1.7%。


MEMS加速度计性能的提升
图2. PZT加速度计(上)和MEMS加速度计(下)的噪声密度谱;在高达10 kHz时,结果几乎相同;主要差别在MEMS加速度计的低频响应。


一分赛车计划_北京赛车开奖_北京赛车投注 不同于PZT器件,MEMS器件具有低频响应性能(可测量0.1 Hz时的1/f);对于风轮机等超低频率机器,需要关注此点(它还支持更快速地从饱和状态恢复)。振动激励系统的频率响应会在超低频率时滚降,故通过"敲击"试验装置来测试两个器件的响应,并且捕捉响应结果。记录的时域测量结果随后被转换到频域。结果如图3所示。注意,MEMS加速度计能够记录低至DC的响应。


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图3. 敲击时两个加速度计的响应比较


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