使用加速度计测量振动

由于加速度计具有多种用途，因而市面上提供了各种设计、尺寸和量程的加速度计。要理清加速度计的所有不同电气和物理规格，需要先了解要测量的信号的特性以及各种环境约束。

振幅

要测量的振动的最大振幅或范围决定了要使用的传感器的量程。如果要测量的振动超出传感器的量程，响应就会失真或削波。通常情况下，用于监测高振动幅度的加速度计具有较低的灵敏度和较轻的质量。

灵敏度

灵敏度是加速度计的最重要参数之一。它描述的是在参考频率下（如160 Hz）振动和电压之间的转换。灵敏度的单位是mV/G。典型的加速度计灵敏度为100 mV/G，这意味着如果测量的是10 G信号，输出将为1,000 mV或1 V。确切的灵敏度由校准决定，这个参数通常在传感器随附的校准证书中列出。灵敏度也依赖于频率。如果要确定灵敏度如何随频率变化，就需要在整个可用频率范围内进行全面校准。图4显示了加速度计的典型频率响应特性。一般情况下，我们使用低灵敏度加速度计来测量高振幅信号，使用高灵敏度加速度计来测量低振幅信号。

轴数量

加速度计有两种轴类型。最常见的加速度计仅测量沿单轴的加速度。通常，此类加速度计用于测量机械振动的幅度。另一类加速度计为三轴加速度计。此类加速度计可通过正交组件创建加速度的三维向量。此类加速度计通常用于确定振动的类型，如侧向、横向或是旋转振动。

重量

加速度计的重量应该比所监测的结构小许多。在结构上增加质量块会改变结构的振动特性，并可能导致数据和分析不准确。加速度计的重量通常应不超过测试结构重量的10％。

安装方法

振动测量系统的另一个考量因素是如何将加速度计安装到目标表面。有四种典型的安装方式可供选择：

螺柱安装是迄今为止最好的安装技术，但需要在目标材料上钻孔，通常适用于永久性传感器安装。其他方法主要用于临时安装。每种安装方法都会影响加速度计的可测量频率。一般而言，连接越松，可测量频率范围越小。在加速度计中添加任何质量块，如粘接式或磁式安装基座，都会降低谐振频率，这可能会影响精度和加速度计可用频率范围。查看加速度计规格，以确定不同安装方法如何影响频率测量范围。表1显示了100 mV/G加速度计的典型频率范围。

表1. 安装100 mV/G加速度计的频率范围。

图5显示了不同安装技术的大致频率范围，包括螺柱安装、粘接式安装、磁式安装和三轴块安装。

环境约束

选择加速度计时，需要注意重要的环境参数，如最高工作温度、有害化学物质接触和湿度。得益于坚固、可靠的结构，大多数加速度计可适用于危险的环境。如需额外的保护，不锈钢制成的工业加速度计可以防止传感器生锈和受到化学腐蚀。

如果系统必须在极端温度下工作，则需要使用充电式加速度计。由于这些加速度计不包含内置电子器件，工作温度仅取决于结构所使用的感测元件和材料。然而，由于它们不具有内置的调理和电荷放大功能，充电式加速度计对环境干扰非常敏感，需要低噪声线缆。如果环境非常嘈杂，则应使用具有内置电荷放大器的内嵌充电转换器或IEPE传感器。

湿度规格由加速度计的密封类型决定。常见的密封包括密封胶密封、环氧树脂密封和环境密封。这些密封大多数可以承受高湿度的环境，但是密封胶密封建议用于液体浸泡和长时间暴露在过度潮湿环境的情况。

成本

虽然充电式和IEPE加速度计的成本差不多，但是对于大型多通道系统，IEPE加速度计的成本要低得多，因为它们不要求专用的低噪线缆和电荷放大器。此外，由于IEPE加速度计的操作和维护要简单得多，因而更易于使用。