压电加速度传感器长期稳定性计算方法

压电加速度传感器长期稳定研究可以等效于对其灵敏度的长期一致性计算。灵敏度的长期一致性数值是某时间节点所测得的灵敏度相对于初始灵敏度的偏移百分比。受机械应力释放（1）和压电陶瓷极性衰退（2）的影响，随着时间的推移，压电加速度计的灵敏度微小下降。计算压电加速度传感器的灵敏度漂移即从这两个维度分别计算，然后和方根合成这两个分量值，得到的总体偏移百分比，即为压电加速度传感器的长期稳定性值。具体计算步骤如下：

（1）基于机械应力消除理论的指数外推，得到分量D1

S_(t)= S₍₀₎* (1- λ) （公式1）à D1= (S_(t) ^- S₍₀₎)/ S₍₀₎ （公式2）

• S_(t)是时间t节点的灵敏度

• S₍₀₎是原始校准灵敏度

• t是以年为单位的时间

• λ是一个常量因子，可以通过某一时段的灵敏度下降来计算得到

（2）基于PZT压电陶瓷特性的对数外推，得到分量D2

（公式3） à D2= (S_(t) ^- S₍₀₎)/ S₍₀₎ （公式4）

• S_(t)是时间t节点的灵敏度

• S₍₀₎是原始校准灵敏度

• t是以小时为单位的时间

• λ是一个常量因子，可以通过某一时段的灵敏度下降来计算得到

（3）长期稳定性值D，即为和方根合成D1和D2

D = √(D₁² + D₂²) （公式5）

下面举例说明：

假如客户A要求30年（262800小时）灵敏度长期漂移（即长期稳定性）不超过8%，怎么向客户证明呢？

首先要有一组相对较长时间的灵敏度连续测试数据，超过1年的统计。下面的例子取了10只目标传感器，每周一次（或每月一次）测试其灵敏度并记录数据，持续时间：2年（17520小时）。

统计这10只传感器在2年内的灵敏度漂移，实测平均漂移为-1.5%，由此计算λ值以及分量D₁和D₂

（1）机械分量：

由公式1和2，计算得到

λ=0.0106

D1= -5.7%

（2）PZT压电陶瓷分量：

由公式3和4，计算得到

λ=0.0035

D2= -1.9%

（3）合并分量得到30年的长期稳定性值

由公式5，计算得到

D = -6%

结论：满足客户期望，即30年长期稳定性不超过8%。