加速度传感器作为惯性测量元器件广泛用于各种运动测量。其中传感器的低频响应特性对冲击、地震、低频摆动、姿态测量等应用尤其关键。低频振动测试一般用长行程振动台或者相对重力加速度旋转法测试。

       长行程振动台是标准电磁振动台的演变形态，其电枢由标准振动台的薄膜或拉绳支撑变成直线轴承支撑，使得电枢的行程大大扩展。其测量频率下限由标准振动台的5Hz左右延伸至0.1Hz左右。由于位移不变时加速度跟频率的平方成反比关系，振动台产生的加速度在低频段急剧减少。如行程为158 mm的振动台，在0.1Hz时，产生的加速度仅为6mg。在这种低加速度激励条件下，正确的安装方式对获得准确的测试结果尤为重要。

图1 长行程振动台

          如图2所示，将传感器输出电缆自由放置，这种情形下由于传感器相对线缆在往返移动，线缆会牵扯传感器，从而产生额外的力和加速度，导致输出结果不稳定。

图2 线缆无锚定

         正确的做法如图3所示，将传感器出线很短的地方锚地在振动台上，这样锚点和传感器之间的线缆先对传感器静止，不会额外产生位移，从而可以得到准确的结果。

图3 线缆单点锚定

         更进一步，如图4所示，当线缆比较粗或者僵硬时，单个点锚定后，线缆在运动过程中仍旧会产生扭转变形，这时需要双点锚定以达到最佳的测试效果。

图4 线缆双点锚定

        测试过程中，标准传感器和被测传感器需要同样的锚定线缆，以获得精确的测量结果。

        相对重力加速度旋转法让传感器敏感方向在沿重力加速度的平面内旋转，从而在传感器上等效加载幅值为1g的正弦加速度，如图5所示，将传感器置于圆盘中心，圆盘以转速ω旋转，则得到频率为ω的正弦加速度。这种方法加载加速度准确，频率可无限降低，加载加速度不随频率降低而减小，适合5Hz以下的低频测量。由于加载的加速度恒定为1g，无法测量量程小于1g的传感器。同时频率上升时，离心加速度会变大，干扰测试，故需要将传感器感应中心准确置于旋转中心。测量时转盘需匀速转动，防止切线加速度影响测量。与长行程振动测试一样，传感器引出线缆需锚定在转盘上，避免引入干扰。 

图5 以恒定角速度旋转加载正弦加速度示意图

        数据采集:

        低频测试时，采集设备和传感器之间的信号接口需确认。

        对于DC型加速度传感器（可变电容，压阻型等），一般采用直流耦合，可得到准确的信号。

        对于AC型加速度传感器（压电型，电磁型等），很多情况下需要交流耦合以消除偏置电压的影响。这种情况下需要确保交流耦合的起始频率远低于传感器的最低工作频率。如果采集设备交流耦合起始频率较高，需要外置交流耦合电路，耦合后采集设备用直流耦合的方式测量。另一种消除偏置电压的方式是在传感器和采集器之间插入减法电路，减除电压的大小需根据传感器偏置电压调节，确保输入到采集设备的偏置电压接近0V。减除偏置电压后采集设备需用直流耦合的方式采集。

        总之，加速度传感器低频测试需关注安装、引线方式；同时设计好的信号耦合方式。长行程振动台适合0.5~20Hz的频率响应测量，旋转重力法适合<5Hz的频率响应测量。如有疑问或需要进一步的技术支持，请联系我们： 0755-85273639