现在常用的沟通响应加速度传感器是选用压电元件作为其敏感单元的IEPE加速度传感器。当有加速度输入时,传感器中的检测质量块“移动”使压电元件产生正比于输入加速度的电荷信号。从电学角看,压电元件好像一个有源的电容器,其内阻在10x9欧姆级别。由内阻和电容决议了RC时间常数,这也决议了传感器的高频经过特性。由于这个原因,压电加速度传感器不能用于丈量静态事件。压电元件可来自于自然界或人造。它们有不同的信号转换效率和线性。商场上有两类压电加速度传感器-电荷输出型,电压输出型。
1.电荷输出型加速度传感器
首要的压电加速度传感器选用锆钛酸盐陶瓷,具有很宽的工作温度规模,宽的动态量程,宽的频率规模(可用频率>10kHz)。电荷输出型加速度传感器把压电陶瓷封装在具有气密性的金属外壳中。由于具有反抗严格环境的才能,其具有比较好的耐久性。由于其具有很高的阻抗,该传感器需求配合电荷放大器和低噪声屏蔽电缆运用,建议是同轴电缆。低噪音电缆是指指其具有低的冲突电噪声,这是一种运动产生的来自电缆本身的噪声。很多传感器厂家一起提供这种低噪声电缆。电荷放大器和电荷输出型加速度传感器衔接,然后能够消除电缆电容和传感器电容并联带来的影响。配合先进的电荷放大器,电荷输出型加速度传感器很简单完成宽的动态响应(>120dB)。由于压电陶瓷的工作温度规模很宽,有些传感器能够用于-200°C到+400°C,乃至更宽温度的环境。它们特别适合限度温度下的振荡测试,如涡轮引擎的监测。
2.电压输出型加速度传感器
另一种压电加速度传感器输出电压信号而不是电荷信号。这种传感器的内部包括了电荷放大器。电压模式的传感器有3线式(信号,地,电源)和2线式(信号/电源,地)。2线式又被称为集成电路式压电传感器(IEPE)。由于能够方便的选用同轴线(2线,芯线和屏蔽线)衔接,IEPE加速度传感器比较盛行。该模式下,沟通信号叠加在直流电源上。在输出端串联一个耦合电容能够去掉传感器的直流偏置电压,然后仅获得传感器信号输出。许多现代仪器提供IEPE/ICP输入接口,然后能够和IEPE传感器直接衔接。
假如IEPE加速度传感器供电接口不可用,需求一个带有恒流源的信号放大器和IEPE传感器一期运用。3线式传感器则需求一根单独的直流电源线供电。与电荷输出型加速度传感器不同的是,除了压电陶瓷元件,电压输出型加速度传感器包括一个微型电路,电路的工作温度规模约束了传感器的全体工作温度规模,通常不超越125°C。也有一些规划提高到了175°C,但其在其它性能方面会有所下降。可用动态规模-由于压电陶瓷元件具有极宽的动态规模,电荷输出型加速度传感器在量程定义上显得比较灵活,由于其满量程能够经过长途的电荷放大器由用户自在调节。而电压输出型加速度传感器具有既定的满量程,其决议于内部的电荷放大器,一旦由工厂生产出来,将不再能改动。
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