附件10 理论力学A实验指导书
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实验一 电荷放大器的使用和加速度传感器灵敏度的校准
一、实验目的
1．了解振动传感器原理；
2．掌握振动测量传感器校准的绝对校准法； 3．掌握振动测量传感器校准的相对校准法； 4．了解振动测试系统的校准方法；
5．掌握振动测试系统的使用方法与电荷放大器的正确使用方法。
二、实验对象、实验仪器与实验原理框图
1．实验对象： 加速度传感器 2．原理框图
3．实验仪器
标准电荷 放大器 采集箱 计算机 工作电荷 放大器 传感器 实验软件 振动台 功率放大器 信号源 1)激振设备：信号源、功率放大器和振动台。
2)标准校准组件：校准用的高精度标准加速度传感器和电荷放大器。用作参考基准的加速度传感器称为标准传感器，是被经过绝对校准法或高一级精度的相对校准法校准后的加速度传感器。
3)工作组件：待校准的加速度传感器和电荷放大器。待校准的加速度传感器和电荷放大器成为工作传感器和工作电荷放大器。
4)动态信号采集箱、信号处理软件和计算机。 5)读数显微镜。
三、振动传感器原理
参阅：附录二 振动传感器的机械接收原理。
附录三 压电式加速度传感器的机电变换原理。
四、振动测试系统的校准
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参阅：附录一 电荷放大器的使用方法。
附录四 振动测试仪器的校准。
五、实验步骤
1．按照实验原理框图连接实验仪器。
2．将工作传感器和标准传感器并排安放在振动台的台面上，使它们经受相同的振动。安装时必须注意保证两传感器的共同重心落在振动台台面的中心线上。实验时将两个传感器的安装位置互换，如果它们的输出电压之比值不变，则表明它们所感受的振动相同，否则，要调整安装位置。
3．仔细检查各仪器间的连线有无短路、输出旋钮是否在最小位置，并确认无误。
4．设置标准电荷放大器的增益在0.1V/unit out ,其灵敏度旋钮按照标准传感器的标定书设置。 5．依次打开信号源、功率放大器和振动台、计算机、采集箱的电源开关和电荷放大器的电源开关，预热30分钟。
6．启动动态信号采集软件,设置硬件采样频率、电压范围、校正因子等参数，选择工程单位。 7．按照记录表一给定的频率调整信号源频率，调整信号源输出信号幅度和功率放大器输出信号幅度使振动台振动加速度为合适值，比如使标准传感器的输出加速度有效值为10m/s2。
8．调整工作电荷放大器的灵敏度旋钮，使工作传感器的输出也为10m/s2，此时工作电荷放大器的灵敏度即为被校准的工作传感器的电荷灵敏度。
9．设工作电荷放大器的灵敏度为Swq，由工作通道测量得到的加速度有效值为awrmsm/s2，由标准通道测量得到的加速度有效值为asrmsm/s2，则工作传感器的灵敏度Sq可由下式计算 Sq?Swqawrms （1） asrms10．根据式（1）计算得到的工作传感器灵敏度，设置工作电荷放大器的灵敏度，在表二中记录两个通道的测量结果。
11．式（1）中的Sq也可以采用绝对校准法获得，与相对校准法不同的是绝对校准法采用下面的方法获得被测点的绝对加速度：用读数显微镜测量被测点的振动幅值A，单位为mm，由频率计测量振动信号的频率f，单位为Hz，然后由式（2）计算asrms，并记录在表三中。
asrms?A?(2?f)210002 m/s2 （2）
12．根据绝对校准法计算得到的工作传感器灵敏度，设置工作电荷放大器的灵敏度，在表四中记录两个通道的测量结果。
六、实验结果记录
1．标准组件
1)电荷放大器灵敏度：
2
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2)加速度传感器灵敏度： 3)标准传感器编号： 2．相对校准实验记录
1)工作传感器编号：
表一 相对校准实验记录表
信号频率 (Hz) 标准通道测量加速度值 (m/s2) 工作通道测量加速度值 (m/s2) 工作电荷放大器灵敏度 工作传感器计算灵敏度 30 50 90 160 3．工作传感器相对法测量灵敏度验证实验记录
表二 工作传感器相对法测量灵敏度验证实验记录
信号频率 (Hz) 30 50 90 160 标准通道测量加速度值 (m/s2) 工作通道测量加速度值 (m/s2) 工作电荷放大器灵敏度 工作传感器 灵敏度 4．绝对校准实验记录
表三 绝对校准实验记录
信号频率 (Hz) 30 50 90 被测点 振动幅值 (mm) 被测点振动绝对加速度值(m/s2) 工作通道测量加速度值 (m/s2) 工作电荷放大器灵敏度 工作传感器计算灵敏度
5．工作传感器绝对法测量灵敏度验证实验记录
表四 工作传感器绝对法测量灵敏度验证实验记录
信号频率 (Hz) 30
标准通道测量加速度值 (m/s2) 工作通道测量加速度值 (m/s2) 3
工作电荷放大器灵敏度 工作传感器 灵敏度