传感器动态标定设备——振动台
常用的传感器动态标定设备有:振动台、激波管、周期函数压力发生器、非周期函数压力发生器等。今天，传感器专家网带大家详细了解一下振动台。
振动台是标定振动、冲击测量用各种类型加速度传感器、速度传感器、位移传感器、力传感器和压力传感器的重要设备。
我国已先后建立了髙频、中频和低频振动国家级基准装置。其中，高频装置为压电式振动台，中频、低频装置均为磁电式（也称电磁式）振动台。
1）电磁振动台
电磁振动台是传感器校准中最常用的激振器，约占所用激振器总数的80%以上。
电磁振动台是利用通电线圈在磁场中产生推力的原理制成的。下图为电磁振动台结构原理图。
电磁振动台原理
电磁振动台的磁场可由永久磁铁或直流励磁线圈通以直流电产生。当动圈通以交变电流时，则台头（台面）在动圈的推动下振动。其激振力F（N）可用下式求得
上式为粗略估算公式，因振动台的激振力与频率有关。低频、中频和高频频段是由不同的振动台来作为振动基准的。
中频振动基准装置和中频振动台
中频（5 Hz?5 kHz）振动基准装置是由标准信号发生器、功率放大器、振动台和测量设备组成的。基准装置振动台是电磁式振动台，振动台用永磁材料构成恒定磁场。移动部件（动圈骨架）材料的选择是振动台设计的关键。我国中频振动基准装置的动圈骨架是用氮化硅陶瓷材料制成的。
中频振动台动圈骨架选择材料的依据是密度小、弹性模量高和无磁性。通常采用的动圈骨架多用铍合金、铝合金等制成。下图为中频中振动基准装置系统。
中频振动基准装置系统
在实验室中，最常用的标定设备是中频振动台。下图为中频振动台外形图，下表为部分中频校准振动台性能实测表。
中频振动台
表7-S部分中频校准振动台性能实测表
低频振动基准装置和低频电磁振动台
我国低频振动标准装置的研制工作开始于20世纪70年代中期，1979年10月在中国计量科学院四川大邑分院通过国家鉴定，主要性能及技术指标达到国际先进水平。国防科工委低频振动标准装置的研制工作也取得成果，除性能指标有所提高外，还增加了专用计算机数据处理系统。
上述标准装置分水平（卧式）振动台和垂直振动台，全部是电磁式振动台。其系统框图如下图所示。
低频振动标准装置
该装置由6部分组成：
①低频激振部分。包括超低频精密信号发生器、功率放大器、中心定位仪及水平和垂直两套标准振动台等。
②振幅测量部分。由激光电源、稳频器、激光干涉仪、双线示波器及干涉条纹计数器等组成。用频比计数法测振幅。
③传感器电输出测量部分。
④时间测量部分。利用通用计数器测量振动周期或频率。
⑤数据处理部分。由专用计算机和打印机组成，可自动采样，自动显示，并打印校准结果。
⑥台面漂移抑制部分。由中心定位仪稳定台面在中心位置上。
国内外低频振动标准装置技术性能如下表所列。由下表中的数据可见，我国低频振动标准装置居世界先进水平。
表国内外低频振动标准装置
除低频标准装置外，常用的传感器低频校准设备还有重力场加速度标定台和低频摆式振动台等。下图为低频摆式振动台。
图低频摆式振动台
低频摆式振动台由低频信号发生器、功放、电磁激振器和复摆组成。其工作频率为0.5?100 Hz。在低频振动台中，多采用空气轴承、磁悬浮、静压导轨等精密机械中的先进技术。
?高频振动台
高频振动台为压电式振动台，其结构如下图所示。
高频振动台
髙频压电式振动台利用了压电晶体的电致伸缩效应。当交流激励信号经功放放大后加在压电陶瓷两极上时，晶片将在激励信号的作用下振动，振动频率与激励信号相同。台面用高弹性模量、低比重的铍合金制作，基座采用髙弹性模量、高比重的金属钨制作。其最高频率可达100 kHz。
?电磁振动台的技术条件
校准用电磁振动台应采取必要的隔振措施，小型台可以垫上隔振胶垫放在试验桌上使用，大、中型振动台则要采用专门的隔振基础。
振动台的漏磁不得大于30 G。
振动台工作时的噪声主要由台面声辐射、励磁噪声、控制仪表及冷却设备噪声造成。台面声辐射与台面尺寸和运动参数有关。通常，振动台及附属设备处于工作准备状态（电源开启），对台面不加激励信号时的噪声不大于56 dB。在正常工作状态下，振动台的频率指示误差不大于±1%，在20 min内频率变化不大于0.5%。加速度变化率20 min内不大于1%。台面横向振动不大于10%。
2）低频回转台
该装置结构原理如下图所示。它利用当地重力加速度作为标准加速度值，以电机带动转台回转，对传感器进行低频校准。
低频回转重力场标定台
被校加速度计安装在回转台上。转动台子，则传感器将产生输出，顶端朝上时为+1 g，朝下时为－1 g，由此可求出传感器的灵敏度。改变回转频率，可以测试传感器的低频频响。
3）其他振动台
除电磁振动台外，在传感器标定中还常用各类例行试验振动台作为激振设备。
?机械振动台
机械振动台种类很多，其中最常用的是偏心惯性质量式。电机带动一偏心惯性质量旋转，产生振动。改变电机转速，或通过变速机构改变偏心惯性质量的转速，即可改变振动频率。调整惯性质量的偏心距，可改变振动加速度。此外，还有曲柄-连杆机构直接驱动式等多种机械振动台。
机械振动台结构简单，但是工作中噪声较大，除基频外，往往叠加有因机械部分撞击，以及摩擦产生的高频噪声信号。
液压振动台
液压振动台是用高压液体通过电液伺服阀驱动作功筒进而推动台面产生振动的激振设备。液压振动台具有低频响应好、推力大的特点，往往用来作为大吨位激振设备，如50t激振器、汽车道路模拟机等。用液压振动台，也可以进行传感器的标定。
