压电式动态应变测量系统低频特性的补偿研究_图文.pdfVIP

维普资讯 2005年 第24卷 第 l2期 传感器技术(JournalofTransducerTechnology) 7 、 研究与探讨 ’ ． 、 0 、 压电式动态应变测量系统低频特性的补偿研究 朱 鸣 (河南省电子产品质量监督检验所。河南 郑州450003) 摘 要：针对采用压电元件的动态应变测量系统的低频失真问题，提出一种采用数字滤波器的低频特性 补偿方案。通过动态标定试验，获得了压电应变测量系统的阶跃响应特性，以应变计测量结果为期望输 出，以压电式传感器测量结果为补偿滤波器的输入 ，采用Matlab中的系统辨识工具箱设计了数字补偿滤 波器。应用结果表明：该方法可使得测量系统的低频下限由原来的2．2Hz降低到lO。Hz以下，低频响应 不足引起的失真得到了很好的恢复。 关键词：压电式传感器；应变；动态测量；补偿：数字滤波 中图分类号 ：TP212．12 文献标识码：A 文章编号：1000—9787(2005)l2—0007—03 Researchoncompensation oflow frequencyresponseof piezoelectricdynamicstrainmeasurementsystem ZHU Ming (HenanInstituteofSupervision＆TestingonElectronicProductQuality，Zhengzhou450003，China) Abstract：A digitalfiltering method is proposed forcompensation ofthe low rfequency characteristics of piezoelectricdynamicstrainmeasurementsystem．Bydynamiccalibration ofthesensor，thesteprespo nseofthe measuringsystem isobtained．A digitalcompensationfilteristhendesignedbasedonthestepresponsebyusing thesystem identificationtoolboxinMatlabenvironment．Resultsshowthatthedigitalfiltercanwellcompensatethe lowrfequencydistortioninthemeasuredwaveofrra，andthelow cut-offfrequencyisreducedfrom 2．2Hztoless than10一 Hz． Keywords：piezoelectrictransducer；strain；dynamicmeasurement；compeiasation；digitalfiltering 0 引 言 压电材料是各类传感器中常用的一类机电转换材料， 通常，用于加速度传感和超声测量等场合。由于其动态响 应特性好、检测灵敏度高、具有机一电、电一机双向转换特性， 在智能材料与结构研究中，也常常被用于监测结构的动态 圈 1 电荷放大器原理电路 应变和用于振动的主动控制 。本文针对压电式传感器 Fig 1 Principlecircuitofchargeamplifier 及其调理电路在低频响应特性不足方面存在的问题，提出