(来源全球知名测振仪instantel公司M7079MEMSWhitePaperSept13_2023)
全球知名测振仪公司INSTANTEL在投入大量资金研发并使用压电式加速度计作为测振使用的传感器后，又通过大量测试证明压电式加速度计不适合用在工业、建筑和爆破行业对振动事件的可靠捕获与测试报告中。然而，许多企业仍在采用压电式加速度计进行相关行业的振动测量，这种选择真的可靠吗？
尽管测试的压电式加速度计具备体积小巧、自校准等优势，但它们并不适用于工业、建筑和爆破行业对振动事件的可靠捕获与测试报告。虽然目标频率仅覆盖数百赫兹（这些频率正是可能引发损伤的频段），但日常活动产生的实际振动频率已延伸至千赫兹范围。此类振动虽不会造成结构损伤，却会因振动整流误差（VRE）问题，导致基于压电式加速度计传感器输出错误数据。
所有传感器都必须将振动测量为速度，通常以英寸/秒或mm/s为单位。电磁传感器直接测量这一参数，而压电式加速度计则测量加速度，并必须通过时间积分来计算速度。传感器输入端存在的任何少量噪声或“直流”误差都可能被放大成显著误差，此处呈现的数据即为明证。
测试表明，这些因素导致了虚假报告和超出所测试的合规标准的情况，同时完全掩盖了实际的超标情况。
地震检波器在作业现场接收到的高频信号无法被有效控制。由于压电式加速度计无法对高频信号进行机械滤波处理，导致检测结果存在不确定性。测试设备采用的压电式加速度计传感器对1千赫兹起始频率的信号尤为敏感，这类频率极易通过建筑工地或爆破现场的常见事件产生。因此认为，此类传感器在振动监测行业的合规性报告中不应被采用。
什么是压电式加速度计？
加速度计是通过测量质量体在加速度作用下产生的力来实现的。现代电子设备中最常见的加速度计采用微机电系统技术。传感器由一个被称为“质量块”的微型质量体构成，该质量体通过弹簧组悬挂，质量块通常由硅或石英制成，并刻有电极阵列图案，使其能够检测加速度力。
压电式加速度计优势
•可安装于非水平面，且不会对其输出产生显著影响。
•现场安装简便。
•占用更少的物理空间。
压电式加速度计传感器的缺点
•非线性输出。
•传感器相对于磁电传感器具有更高的噪声基底。
•对高频振动产生的虚假数据敏感。
•与磁电传感器相比，对低信号的敏感性较低。
•测量动态范围有限。
•根据ISEE和DIN45669-1标准，必须将多个传感器集成到检波器中，以覆盖高达10英寸/秒（254毫米/秒）的完整范围。需要使用40g加速度计在246赫兹频率下测量高达10英寸/秒的加速度。
•测量的是加速度（m/s²)而非速度。
•加速度计输出端出现的直流不平衡误差（通常由振动校正误差引起）所产生的积分误差，将被整合至一个斜坡信号中，该信号最终会超过实际振动的幅度，成为主导输出波形。
•可能导致读数错误，进而产生不准确的合规报告。
什么是电磁传感器？
电磁传感器是一种直接测量速度的机电装置。其结构由一个质量块与柔性弹簧相连，弹簧外环绕着线圈和磁铁。当地面运动使磁铁相对于线圈发生偏移时，电场的变化会感应出可测量的电流，从而确定地面运动的振幅和速度。
磁电传感器优势
•高度可靠且线性。
•在检波器传感器中已广泛应用超过70年。
•在目标频率范围内具有特别高的灵敏度。
•信号与振动速度成正比（英寸/秒或mm/s）。
•直接测量速度，即符合性标准中规定的测量单位。
磁电传感器的缺点
•三轴检波器的三个轴线必须保持水平，并与校准方向紧密对齐。
•占用更多物理空间。
压电式加速度计传感器在测量速度时必须进行加速度转换
压电式及速度计传感器测量的是加速度而非速度。然而，振动监测行业需要速度数据。因此，必须将加速度测量值转换为速度。为实现这一数学转换，需对加速度值进行时间积分以生成速度值。在振动台那种标准信号下，该转换通常可以接受。通过加速度数据可确定正确的速度数据（除因积分过程导致速度数据存在轻微延迟外）。在现实世界中，测量条件很少处于理想状态，压电式加速度计传感器的加速度数据误差会同时表现为虚假值和信号偏移。当加速度数据经时间积分转换为速度时，这些误差会被放大。最终生成的错误速度数据包含频率和电平异常的错误信息。通常，真实振动数据会被虚假数据完全掩盖。
压电式加速度计传感器的振动校正误差（VRE）是机械振动引发传感器响应非线性、导致测量信号失真的典型现象。当传感器检测到的振动频率与其内部结构的固有频率相匹配时，就会产生共振效应——这种现象会导致输出信号显著放大，从而产生虚假加速度信号，进而干扰真实数据。由于加速度需要转换为速度（工业应用中使用的参数），这种转换过程会产生累积误差，最终导致不符合合规标准的无效数据上报。
交博爆破测振仪标配传感器采用的是电磁传感器，虽然成本较高，传感器体积也相对较大，但直接测量的是速度，所得数据准确可靠，能够在复杂的工业、建筑和爆破行业的振动监测环境中，提供真实、准确、可靠的振动数据，辅助用户做出做出正确的决策。
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