压电式力传感器连续加载的校准方法

李程

(中航工业北京长城计量测试技术研究所，北京100095)

0 引言

压电式力传感器是利用石英晶体的压电效应将石英晶体受到的力转换成电荷量输出。这类压电式力传感器的共同特征是:当石英晶体受到变化的力时，石英晶体会有相应的电荷量输出;当石英晶体受到不变的力时，石英晶体没有电荷量输出。正是这种特性，压电式力传感器具有抗干扰能力强、温度特性好、动态特性好等优点，从而广泛应用在工程测试和动态测试领域。

压电式力传感器的这种无静态输出的特点，给传统校准带来较大难度。目前国内还没有专门针对压电式力传感器的校准规范和检定规程，对于传感器的基本性能，例如:非线性、重复性、迟滞、灵敏度等，通常采用的校准方法是静态校准方法和脉冲式校准方法［1］，必要时采用正弦式校准方法。静态校准方法:要求与压电式力传感器配套的电荷放大器具有良好的电荷保持能力，否则电荷泄漏会导致较大的误差［2］;脉冲式校准方法:电荷泄漏造成的误差相对较小，但存在标准力传感器动态特性较差、加载的标准力值误差较大、重复性较差、溯源可靠性相比静态校准方法较差、校准结果的不确定度也较大等缺陷［3］。正弦式校准方法:主要用于校准传感器动态特性，关注传感器的幅频特性和相频特性。国外有一些文献曾经提出连续加载的校准方法，但国内还没有相关的研究报道。本文通过一些实验及分析，对连续加载的校准方法进行一些探索研究。……