不同输出类型压电式传感器之间的区别

2022年09月13日 11:33:33人气：985来源：上海派启科技有限公司

　　基于压电效应的传感器，是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷，此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量，比如压电式压力传感器，压电式速度/加速度传感器，压电式力/声学传感器等。它的优点是频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠和重量轻等。缺点是某些压电材料需要防潮措施，而且输出的直流响应差，需要采用高输入阻抗电路或电荷放大器来克服这一缺陷。

　　在这里需要特别说明的是，传感器的输出类型是关系到传感器能否与后级的数据采集设备相匹配，因此，我们通常把压电式传感器又细分为：PE(电荷输出型压电式)、IEPE(带集成电路压电式，或称ICP内置电路压电式)、LOOP POWER(回流环输出型)等。

　　PE传感器

　　电荷量输出型压电传感器。不需要供电，两根信号线，直接接入电荷放大器进行测量。

　　优点——结构简单，坚固耐用，适用于环境(高或低温，潮湿，强电磁场和核安全防爆环境下)的测量，传感器的可靠性高，耐久性好，非常重要的测量要求和长期稳定性要求非常高的场合，高G值传感器等多用此类传感器，比如：航空航天以及机载用的传感器，标准和量值传递用传感器等；

　　缺点——电荷量输出，需要配电荷放大器，自身的输出往往很小，所以信噪比不容易做得很高，易受外界电磁场和信号线对地电容的干扰，不宜于远距测量对信号线的要求也比较高，用的低频低噪声信号线很贵，高温的就更贵了。用于多通道测量时通常必须配多通道的电荷型放大器或调理器(一般的数据采集模块都没有)，单通道成本会高于IEPE传感器的调理模块(数据采集模块通常可以配置)。

　　IEPE(ICP)传感器

　　就是自带电量放大器或电压放大器的压电传感器。传感器内部集成了一个微电路，起到电荷转换和放大的作用(和电荷放大器功能相似)。IEPE(ICP)传感器带有一个放大器和一个恒流源。电流源将电流引入传感器。传感器内部的电路使它对外表现的像一个电阻。传感器的值和它对外表现出的电阻成正比。因此传感器返回的信号电压和值也成正比。放大器允许你设置输入范围以充分利用输入信号。目前市场上提供IEPE(ICP)技术的有几个*的品牌，尽管其他公司也生产IEPE传感器，但这并不表明他们的产品兼容那些声称兼容压电集成电路的设备。各公司之间的一个重要区别是激励传感器所需的电流不同，一般情况下这些传感器所需的电流是4mA，使用前确认设备提供的驱动电流是很必要的。

　　优点——输出是经过电荷转换和放大的，已经成为动态模拟电压信号(如量程0-50g，灵敏度100mV/g，则输出范围是0-5V)，测量相对容易，信噪比比较高。因为输出是要经过内部电路放大的，所以敏感元件可以很小，传感器的尺寸往往可以做得很小，但是输出同样比较大。电压输出，测量比较容易，所用数据采集器和动态分析仪器的通用性好，信噪比容易提高，可以用于远距测量。

　　缺点——因为内部含微电路，所以传感器抵抗环境的能力通常较差，不适合用于高温和低温。抗冲击和振动极限通常比较低。

　　LOOP POWER压电传感器

　　回流环输出型压电传感器，即传感器内部除了自带电荷放大器外，还集成了普遍使用的二线制变送电路，使传感器可以输出4-20mA标准电流信号，同时在二根信号输出导线上向传感器供给24VDC电源，省去再外接电源的导线。与IEPE型相比，回流环型能提供和设备总值成比例的输出电流，可方便接入数据采集器，以及PLC、DCS、SCADA等过程控制系统，在设备值过高时进行报警，但此电流输出不是动态的模拟信号(带变送电路却引入了滤波，损失了频带，波形会有失真)，无法用来分析设备故障。

　　优点——测量非常容易，可方便接入过程控制系统，在设备值过高时进行报警；采用4-20mA标准电流信号，抗干扰性比电压信号更强，适用于信号远传；由于采用二线制，所以布线成本、安装和维护成本都有所降低。

　　缺点——因为内部含变送电路，所以传感器抵抗环境的能力通常较差，不适合用于高温和极低温。抗冲击和振动极限通常比较低。回流环型输出不是动态的模拟信号，无法用来分析设备故障。

关键词：电感器

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