不同輸出類型壓電式傳感器之間的區(qū)別

2022年09月13日 11:33:33人氣：1063來源：上海派啟科技有限公司

　　基于壓電效應(yīng)的傳感器，是一種自發(fā)電式和機電轉(zhuǎn)換式傳感器。它的敏感元件由壓電材料制成。壓電材料受力后表面產(chǎn)生電荷，此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。壓電式傳感器用于測量力和能變換為力的非電物理量，比如壓電式壓力傳感器，壓電式速度/加速度傳感器，壓電式力/聲學(xué)傳感器等。它的優(yōu)點是頻帶寬、靈敏度高、信噪比高、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠和重量輕等。缺點是某些壓電材料需要防潮措施，而且輸出的直流響應(yīng)差，需要采用高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。

　　在這里需要特別說明的是，傳感器的輸出類型是關(guān)系到傳感器能否與后級的數(shù)據(jù)采集設(shè)備相匹配，因此，我們通常把壓電式傳感器又細分為：PE(電荷輸出型壓電式)、IEPE(帶集成電路壓電式，或稱ICP內(nèi)置電路壓電式)、LOOP POWER(回流環(huán)輸出型)等。

　　PE傳感器

　　電荷量輸出型壓電傳感器。不需要供電，兩根信號線，直接接入電荷放大器進行測量。

　　優(yōu)點——結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，適用于環(huán)境(高或低溫，潮濕，強電磁場和核安全防爆環(huán)境下)的測量，傳感器的可靠性高，耐久性好，非常重要的測量要求和長期穩(wěn)定性要求非常高的場合，高G值傳感器等多用此類傳感器，比如：航空航天以及機載用的傳感器，標(biāo)準(zhǔn)和量值傳遞用傳感器等；

　　缺點——電荷量輸出，需要配電荷放大器，自身的輸出往往很小，所以信噪比不容易做得很高，易受外界電磁場和信號線對地電容的干擾，不宜于遠距測量對信號線的要求也比較高，用的低頻低噪聲信號線很貴，高溫的就更貴了。用于多通道測量時通常必須配多通道的電荷型放大器或調(diào)理器(一般的數(shù)據(jù)采集模塊都沒有)，單通道成本會高于IEPE傳感器的調(diào)理模塊(數(shù)據(jù)采集模塊通?？梢耘渲?。

　　IEPE(ICP)傳感器

　　就是自帶電量放大器或電壓放大器的壓電傳感器。傳感器內(nèi)部集成了一個微電路，起到電荷轉(zhuǎn)換和放大的作用(和電荷放大器功能相似)。IEPE(ICP)傳感器帶有一個放大器和一個恒流源。電流源將電流引入傳感器。傳感器內(nèi)部的電路使它對外表現(xiàn)的像一個電阻。傳感器的值和它對外表現(xiàn)出的電阻成正比。因此傳感器返回的信號電壓和值也成正比。放大器允許你設(shè)置輸入范圍以充分利用輸入信號。目前市場上提供IEPE(ICP)技術(shù)的有幾個*的品牌，盡管其他公司也生產(chǎn)IEPE傳感器，但這并不表明他們的產(chǎn)品兼容那些聲稱兼容壓電集成電路的設(shè)備。各公司之間的一個重要區(qū)別是激勵傳感器所需的電流不同，一般情況下這些傳感器所需的電流是4mA，使用前確認(rèn)設(shè)備提供的驅(qū)動電流是很必要的。

　　優(yōu)點——輸出是經(jīng)過電荷轉(zhuǎn)換和放大的，已經(jīng)成為動態(tài)模擬電壓信號(如量程0-50g，靈敏度100mV/g，則輸出范圍是0-5V)，測量相對容易，信噪比比較高。因為輸出是要經(jīng)過內(nèi)部電路放大的，所以敏感元件可以很小，傳感器的尺寸往往可以做得很小，但是輸出同樣比較大。電壓輸出，測量比較容易，所用數(shù)據(jù)采集器和動態(tài)分析儀器的通用性好，信噪比容易提高，可以用于遠距測量。

　　缺點——因為內(nèi)部含微電路，所以傳感器抵抗環(huán)境的能力通常較差，不適合用于高溫和低溫?？箾_擊和振動極限通常比較低。

　　LOOP POWER壓電傳感器

　　回流環(huán)輸出型壓電傳感器，即傳感器內(nèi)部除了自帶電荷放大器外，還集成了普遍使用的二線制變送電路，使傳感器可以輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，同時在二根信號輸出導(dǎo)線上向傳感器供給24VDC電源，省去再外接電源的導(dǎo)線。與IEPE型相比，回流環(huán)型能提供和設(shè)備總值成比例的輸出電流，可方便接入數(shù)據(jù)采集器，以及PLC、DCS、SCADA等過程控制系統(tǒng)，在設(shè)備值過高時進行報警，但此電流輸出不是動態(tài)的模擬信號(帶變送電路卻引入了濾波，損失了頻帶，波形會有失真)，無法用來分析設(shè)備故障。

　　優(yōu)點——測量非常容易，可方便接入過程控制系統(tǒng)，在設(shè)備值過高時進行報警；采用4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，抗干擾性比電壓信號更強，適用于信號遠傳；由于采用二線制，所以布線成本、安裝和維護成本都有所降低。

　　缺點——因為內(nèi)部含變送電路，所以傳感器抵抗環(huán)境的能力通常較差，不適合用于高溫和極低溫?？箾_擊和振動極限通常比較低?；亓鳝h(huán)型輸出不是動態(tài)的模擬信號，無法用來分析設(shè)備故障。

關(guān)鍵詞：電感器

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