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IEPE加速度傳感器原理和運用

2022-01-19

  現在常用的溝通響應加速度傳感器是選用壓電元件作為其敏感單元的IEPE加速度傳感器。當有加速度輸入時,傳感器中的檢測質量塊“移動”使壓電元件產生正比于輸入加速度的電荷信號。從電學角看,壓電元件好像一個有源的電容器,其內阻在10x9歐姆級別。由內阻和電容決議了RC時間常數,這也決議了傳感器的高頻經過特性。由于這個原因,壓電加速度傳感器不能用于丈量靜態事件。壓電元件可來自于自然界或人造。它們有不同的信號轉換效率和線性。商場上有兩類壓電加速度傳感器-電荷輸出型,電壓輸出型。

  1.電荷輸出型加速度傳感器

  首要的壓電加速度傳感器選用鋯鈦酸鹽陶瓷,具有很寬的工作溫度規模,寬的動態量程,寬的頻率規模(可用頻率>10kHz)。電荷輸出型加速度傳感器把壓電陶瓷封裝在具有氣密性的金屬外殼中。由于具有反抗嚴格環境的才能,其具有比較好的耐久性。由于其具有很高的阻抗,該傳感器需求配合電荷放大器和低噪聲屏蔽電纜運用,建議是同軸電纜。低噪音電纜是指指其具有低的沖突電噪聲,這是一種運動產生的來自電纜本身的噪聲。很多傳感器廠家一起提供這種低噪聲電纜。電荷放大器和電荷輸出型加速度傳感器銜接,然后能夠消除電纜電容和傳感器電容并聯帶來的影響。配合先進的電荷放大器,電荷輸出型加速度傳感器很簡單完成寬的動態響應(>120dB)。由于壓電陶瓷的工作溫度規模很寬,有些傳感器能夠用于-200°C到+400°C,乃至更寬溫度的環境。它們特別適合限度溫度下的振蕩測試,如渦輪引擎的監測。

  2.電壓輸出型加速度傳感器

  另一種壓電加速度傳感器輸出電壓信號而不是電荷信號。這種傳感器的內部包括了電荷放大器。電壓模式的傳感器有3線式(信號,地,電源)和2線式(信號/電源,地)。2線式又被稱為集成電路式壓電傳感器(IEPE)。由于能夠方便的選用同軸線(2線,芯線和屏蔽線)銜接,IEPE加速度傳感器比較盛行。該模式下,溝通信號疊加在直流電源上。在輸出端串聯一個耦合電容能夠去掉傳感器的直流偏置電壓,然后僅獲得傳感器信號輸出。許多現代儀器提供IEPE/ICP輸入接口,然后能夠和IEPE傳感器直接銜接。

  假如IEPE加速度傳感器供電接口不可用,需求一個帶有恒流源的信號放大器和IEPE傳感器一期運用。3線式傳感器則需求一根單獨的直流電源線供電。與電荷輸出型加速度傳感器不同的是,除了壓電陶瓷元件,電壓輸出型加速度傳感器包括一個微型電路,電路的工作溫度規模約束了傳感器的全體工作溫度規模,通常不超越125°C。也有一些規劃提高到了175°C,但其在其它性能方面會有所下降??捎脛討B規模-由于壓電陶瓷元件具有極寬的動態規模,電荷輸出型加速度傳感器在量程定義上顯得比較靈活,由于其滿量程能夠經過長途的電荷放大器由用戶自在調節。而電壓輸出型加速度傳感器具有既定的滿量程,其決議于內部的電荷放大器,一旦由工廠生產出來,將不再能改動。


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