压电式加速度传感器

常见的交流响应加速度传感器使用压电元件作为其感测机构。在加速度下,加速度传感器的惯性质量会导致压电元件出现位移电流,从而产生与加速度成正比的电力输出。作为高性能的压电式振动传感器,这类压电式加速度传感器非常适用于各种工业场景的动态测量。

压电式加速度传感器特性 – 交流响应

交流响应

压电式加速度传感器特性 – 动态测量

动态测量

压电式加速度传感器特性 - 响应高至15kHz的频率

响应高至15kHz的频率

交流响应加速度传感器类型

电荷输出式压电传感器

大多数压电式振动传感器基于锆钛酸铅陶瓷 (PZT),可提供非常宽的温度范围、宽动态范围和宽带宽(可用于>10kHz的应用)。加上密封、焊接的金属外壳后,电荷输出式加速度传感器能够耐受严苛环境条件,被认为是特别坚固耐用的传感器。

 

考虑到其高阻抗特性,电荷输出式器件必须配合低噪声屏蔽电缆(最好是同轴结构)使用。此类经过噪声处理的电缆通常由传感器制造商生产。

 

电荷输出式压电式加速度传感器通常会连接电荷放大器,以避免出现与并联电缆电容相关的问题。借助先进的电荷放大器,可使电荷输出式传感器轻松实现宽动态范围 (>120 dB)。由于压电陶瓷的工作温度范围较宽,某些电荷输出式器件可在-200°C到+640°C及以上的温度范围使用。此类压电式振动传感器特别适合用于严苛温度条件下的振动测量,如涡轮发动机监测应用。

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电压输出式压电传感器

另一种类型的压电式加速度传感器是提供电压输出而不是电荷。这通过将电荷放大器集成在压电式加速度传感器壳体内来实现。

 

2线模式:电源/信号、接地

2线模式也称作一体式电子压电器件 (IEPE)。由于其在压电式振动传感器应用中的便捷性,IEPE 采用了流行的同轴(双线)结构(交流信号叠加在直流电源线上)。它需要借助隔直流电容器来消除传感器信号输出中的直流偏压。许多现代信号分析仪都提供IEPE/ICPTM输入选项,允许直接连接到 IEPE压电式加速度传感器。如果IEPE电源选项不可用,则需要具有恒流电源的信号调节器/电源才能与此类设备连接。

 

3线模式:电源/信号、接地、电源

3线模式器件需要单独的直流电源线才能正常工作。与只包含陶瓷感测元件的电荷输出型压电式加速度传感器不同,电压输出式器件包含一个微电子电路,该电路将传感器的最高工作温度限定在通常为+125°C。

 

由于压电陶瓷元件的动态范围非常广泛,电荷输出式压电式加速度传感器在可扩展性方面特别灵活 - 因为可以借助用户指令通过远程电荷放大器调整系统的满量程范围。而电压输出式器件的满量程范围已在工厂由内部放大器预先确定,无法更改。TE Connectivity生产的压电式加速度传感器的尺寸非常小,适合用于轻质结构中的动态测量。

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压电式加速度传感器的典型应用

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