壓電加速度傳感器長期穩定性計算方法

壓電加速度傳感器長期穩定研究可以等效于對其靈敏度的長期一致性計算。靈敏度的長期一致性數值是某時間節點所測得的靈敏度相對于初始靈敏度的偏移百分比。受機械應力釋放（1）和壓電陶瓷極性衰退（2）的影響，隨著時間的推移，壓電加速度計的靈敏度微小下降。計算壓電加速度傳感器的靈敏度漂移即從這兩個維度分別計算，然后和方根合成這兩個分量值，得到的總體偏移百分比，即為壓電加速度傳感器的長期穩定性值。具體計算步驟如下：

（1）基于機械應力消除理論的指數外推，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)是時間t節點的靈敏度

• S₍₀₎是原始校準靈敏度

• t是以年為單位的時間

• λ是一個常量因子，可以通過某一時段的靈敏度下降來計算得到

（2）基于PZT壓電陶瓷特性的對數外推，得到分量D2

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

• S_(t)是時間t節點的靈敏度

• S₍₀₎是原始校準靈敏度

• t是以小時為單位的時間

• λ是一個常量因子，可以通過某一時段的靈敏度下降來計算得到

（3）長期穩定性值D，即為和方根合成D1和D2

D = √(D₁² + D₂²) （公式5）

下面舉例說明：

假如客戶A要求30年（262800小時）靈敏度長期漂移（即長期穩定性）不超過8%，怎么向客戶證明呢？

首先要有一組相對較長時間的靈敏度連續測試數據，超過1年的統計。下面的例子取了10只目標傳感器，每周一次（或每月一次）測試其靈敏度并記錄數據，持續時間：2年（17520小時）。

統計這10只傳感器在2年內的靈敏度漂移，實測平均漂移為-1.5%，由此計算λ值以及分量D₁和D₂

（1）機械分量：

由公式1和2，計算得到

λ=0.0106

D1= -5.7%

（2）PZT壓電陶瓷分量：

由公式3和4，計算得到

λ=0.0035

D2= -1.9%

（3）合并分量得到30年的長期穩定性值

由公式5，計算得到

D = -6%

結論：滿足客戶期望，即30年長期穩定性不超過8%。