PE和IEPE加速度传感器的比较.doc

1PE和IEPE加速度传感器的比较编辑：易择传感资讯网PE是指电荷输出型压电式加速度传感器，IEPE是指内置处理电路的压电式加速度传感器，本文将要讨论二者各自的特点。压电效应压电式加速度传感器的工作原理是以某些物质的压电效应为基础的。当这些物质在某一方向上因受到拉力或压力的作用而产生变形时，其表面上会产生电荷；当去掉外力时，它们又会回到不带电的状态，这种现象就是压电效应。常用的压电材料有石英、钛酸钡、锆钛酸铅等等。实际上，当压电材料受到剪切力、横向拉力或压力时，也会产生压电效应。PE加速度传感器PE压电式加速度传感器的工作原理是：将质量块的加速度转换为其对压电材料所施加的力，通过测得该力的大小从而换算出加速度的值。压电式加速度传感器的结构原理如下图所示。两片压电片组成了其压电元件，表面有镀银层，中间夹有一金属片，并焊有输出引线，另一输引线直接与基座相连。压电片上放有一个比重较大的质量块，并用一硬弹簧或螺栓对其施加预载荷。整个组件封装在一个金属壳体内部，基座一般较为厚重且刚度大。2测量时，传感器与被测物刚性固定在一起，当被测物振动时，传感器与基座也会产生相同的振动。由于质量块的质量相对较小，而弹簧的刚度相对很大，所以可认为质量块的惯性很小。因此质量块感受到与传感器基座相同的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。于是，质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压电片上，使其两个表面产生交变电荷。当振动频率远低于传感器的固有频率时，传感器的输出电荷与作用力成正比，亦即与被测物的加速度成正比。由于PE传感器的输出量为电荷，因此其后端必须与电荷放大器或电压放大器连接，才能将电荷信号转换为电压信号，此电压信号经过后级放大、滤波等调理电路即可送入示波器等设备。由于PE传感器的输出阻抗较高，易受输出的电荷信号易受噪声干扰，因此必须使用特殊的低噪声电缆。IEPE加速度传感器由于PE加速度传感器有必须配接外部电荷放大器使用，并且信号在长距离传输过程中容易受干扰等一些缺点，因此出现了IEPE加速度传感器。IEPE压电式加速度传感器的结构原理如上图所示，它其实就是将PE加速度传感器所需的处理电路集成到传感器内部，这样就可以直接输出一个高电平、低阻抗的电压信号，也有一些IEPE传感器可以输出电流信号甚至是数字信号。它可以用普通的同轴电缆来输出信号，并且不需要后续的放大电路，直接连至示波器等设备。但是，IEPE传感器在将处理电路集成到内部的同时，也带来了一些问题，下表显示了这两种加速度传感器的主要特性区别。3PE和IEPE加速度传感器的比较比较项PE加速度传感器IEPE加速度传感器后级电路外部必须配接电荷放大器可直接与内置恒流源的数据采集器连接输出能力长电缆（＞20米时）会引起高电容负载增加，从而引起电荷放大器噪声增大低阻抗输出，抗干扰能力强，可以进行长电缆输出，而不致引起噪声增加电缆必须使用特殊的低噪声电缆可以使用普通的同轴电缆或扁平线安装使用由于是高阻抗输出，在安装和使用时，要特别小心和注意保护安装方便，使用简单量程可以通过调节电荷放大器/阻抗转换器，来调节满量程输出，量程在传感器内已固定，不可调放电时间常数(影响频率下限)可以通过调节电荷放大器/阻抗转换器，来调节放电时间常数放电时间常数在传感器内已固定，不可调温度范围结构简单，温度范围宽，高温可达250℃（特殊设计的可达700℃）温度范围较窄，一般使用温度≤125℃（特殊设计的≤175℃）可靠性电荷放大器远离被测物，测试环境对其影响小；内部无IC电路，可靠性高，故障率低；对ESD不敏感内部的IC电路与传感器承受同样的测试条件，受到与被测物相同的热循环、振动力等，更容易出现故障；对ESD敏感