动态信号分析仪的现场快速校准

　　1　引　言

　　动态信号分析仪用于振动、冲击、压力等力学量(转换成电量)的测量分析。它能在时域、频域、幅值域上分析被测的电信号所代表的物理量的特性参数。动态信号分析仪基本的测量显示值有:频率值、幅值、相位值以及由这些基本量按一定的数学模型转换成功率谱密度值、自相关函数值、概率密度值或概率分布值等方式显示。目前,对动态信号分析仪采用传统的实验室静态法分项检定。即是将动态信号分析仪送到计量检定实验室,使用各种通用的信号源、电压表、频率计等对动态信号分析仪的频率示值、电压幅值、动态范围、通道一致性等参数分别逐项逐点测试,既繁琐费时,又脱离实际使用情况。

　　2　校准原理

　　实际使用中,动态信号分析仪一次测量就能得到被测传感器、伺服机构、控制系统的动态响应性能曲线。如果能够设计若干个典型动态响应曲线,而且该响应曲线值具有已经准确掌握的标准单元模块,让动态信号分析仪进行校验性测试,考核动态信号分析仪测试所得出的曲线值与标准单元模块已经准确掌握的响应曲线值的差异,在使用现场就能快捷地校准动态信号分析仪。此时的使用环境真实,贴近实际使用方式,不必逐项逐点地校准,简单快捷,不失为一种很有发展前途的现场动态快速校准方法。

　　2.1　校准用标准设备

　　(1)信号发生器(使用其点频、扫频、正弦波、方波);

　　(2)白噪声发生器(使用其宽带噪声信号);

　　(3)标准直线特性单元(是幅频特性呈直线关系的四端网络,见图1);

　　(4)标准移相特性单元(是相频特性呈曲线关系的四端网络,见图2);

　　(5)标准仿真特性单元(是幅频特性仿效实际曲线关系的四端网络,见图3)。

　　2.2　校准方案

　　(1)设计一个具有线性幅频响应曲线(如图4所示),而且响应曲线值已经准确掌握的标准单元模块,这里称之为“标准直线特性单元”。让动态信号分析仪进行校验性测试,其进行一次幅频响应测量的测量频率将跨越三个数量级,测量幅值将覆盖60 dB范围。将动态信号分析仪的测量结果曲线与标准单元模块已经准确掌握的响应曲线进行比较,找出其幅值差异最大值,即得到动态信号分析仪的幅值示值误差。幅值差异最大值与该幅频响应测量的幅值覆盖范围之比值,即是动态信号分析仪的幅值线性度误差。

　　(2)设计一个具有准确已知相位移特性曲线(如图5所示)的标准单元模块,这里称之为“标准移相特性单元”。让动态信号分析仪进行校验性测试,其进行一次相频响应测量的频率将跨越三个数量级,相位值将覆盖0°～180°范围。将动态信号分析仪的测试结果曲线与标准单元模块已经准确掌握的移相曲线进行比较,找出其相位值差异最大值,即得到动态信号分析仪的相位值示值误差。