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在各類工業(yè)傳感器的實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)工程師常被問(wèn)到這樣的問(wèn)題：使用高阻抗PE型壓電加速度傳感器，與使用帶集成電路的IEPE加速度傳感器相比，哪種方案更好呢？首先，我們先來(lái)了解一下IEPE加速度傳感器的相關(guān)知識(shí)。

IEPE是指一種自帶電量放大器或電壓放大器的加速度傳感器。IEPE是壓電集成電路的縮寫(xiě)。因?yàn)橛杉铀俣葌鞲衅鳟a(chǎn)生的電量是很小的，因此傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)很容易受到噪聲干擾，需要用靈敏的電子器件對(duì)其進(jìn)行放大和信號(hào)調(diào)理。IEPE中集成了靈敏的電子器件使其盡量靠近傳感器以保證更好的抗噪聲性并更容易封裝。

IEPE加速度傳感器帶有一個(gè)放大器和一個(gè)恒流源。電流源將電流引入加速度傳感器。加速度傳感器內(nèi)部的電路使它對(duì)外表現(xiàn)的像一個(gè)電阻。傳感器的加速度和它對(duì)外表現(xiàn)出的電阻成正比。因此傳感器返回的信號(hào)電壓和加速度也成正比。放大器允許你設(shè)置輸入范圍以充分利用輸入信號(hào)。

IEPE加速度傳感器舉例（資料圖）

回過(guò)頭來(lái)，用戶在面對(duì)PE型壓電加速度傳感器與IEPE加速度傳感器孰優(yōu)孰劣的問(wèn)題時(shí)，除了決定性的關(guān)鍵因素，也就是說(shuō)加速度傳感器的使用溫度范圍，這里還有四個(gè)重要因素值得謹(jǐn)慎考慮。

1.測(cè)試環(huán)境

對(duì)于任何類型的測(cè)試系統(tǒng)，為了達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)，測(cè)試鏈中的每一個(gè)部件（傳感器、電纜及放大器）都必須保持干凈及干燥。例如，如果有水在連接器內(nèi)，那么無(wú)論P(yáng)E或IEPE加速度傳感器測(cè)試系統(tǒng)都會(huì)出現(xiàn)故障。然而，PE加速度傳感器由于它的高阻抗本性，它對(duì)外部環(huán)境的污染特別敏感。這個(gè)就要求對(duì)系統(tǒng)更加細(xì)致的日常維護(hù)。對(duì)于高度潮濕及污染的測(cè)試環(huán)境，低阻抗的IEPE加速度傳感器具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于高度潮濕及污染的測(cè)試環(huán)境，低阻抗的IEPE加速度傳感器具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.長(zhǎng)電纜使用

基于PE加速度傳感器的測(cè)試系統(tǒng)，信噪比是傳感器和電荷放大器之間電容總量（和電纜長(zhǎng)度成正比）的一個(gè)函數(shù)。實(shí)際測(cè)試中在傳感器和電荷放大器之間需要使用長(zhǎng)電纜（超過(guò)61米）時(shí)，兩點(diǎn)需要考慮：

（1）對(duì)于一個(gè)典型的電荷放大器，因?yàn)殡娎|帶來(lái)的6000pF額外電容會(huì)使放大器的本底噪音增加4倍。盡管電纜長(zhǎng)度和放大器噪音不是線性關(guān)系，電纜長(zhǎng)度少于15米帶來(lái)的噪音通常可以忽略不計(jì)。

（2）使用很長(zhǎng)的電纜時(shí)，降噪處理的電纜和普通同軸電纜在成本上有很大的差異。

加速度傳感器電纜長(zhǎng)度少于15米帶來(lái)的噪音通�？梢院雎圆挥�(jì)

IEPE加速度傳感器相關(guān)產(chǎn)品（資料圖）

3.彈性的測(cè)試范圍

基于PE加速度傳感器的測(cè)試系統(tǒng)有一個(gè)長(zhǎng)期存在的優(yōu)勢(shì)就是可以改變測(cè)試的動(dòng)態(tài)范圍，在典型的沖擊與振動(dòng)測(cè)試中，測(cè)試范圍一般是未知的。在測(cè)試儀器選擇及設(shè)置過(guò)程中，測(cè)試工程師通常根據(jù)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)預(yù)估所需的最大測(cè)試范圍，根據(jù)這個(gè)最大范圍再乘以一個(gè)安全因子得到加速度傳感器所需的測(cè)試范圍。使用IEPE加速度傳感器時(shí)，如果加速度峰值超過(guò)了工程師的預(yù)估值，那么部分加速度輸出信號(hào)可能會(huì)出現(xiàn)限幅，因?yàn)镮EPE加速度傳感器的滿量程范圍（額定的最大輸出振幅）在出廠時(shí)已經(jīng)被固定了。工程師除了換用更大量程的傳感器外沒(méi)有別的選擇。

PE加速度傳感器的測(cè)試系統(tǒng)可以調(diào)整測(cè)試的動(dòng)態(tài)范圍

另一方面，使用PE加速度傳感器和外部電荷放大器時(shí)，工程師可以通過(guò)調(diào)整外部電荷放大器來(lái)調(diào)整滿量程范圍，這樣就不需要更換傳感器即可繼續(xù)進(jìn)行測(cè)試。這個(gè)是因?yàn)榇蟛糠諴E加速度傳感器都具備大于120dB的動(dòng)態(tài)范圍。使用外部電荷放大器時(shí)，用戶可以對(duì)任何給定的測(cè)試進(jìn)行彈性調(diào)整測(cè)試范圍。

三軸IEPE加速度傳感器舉例（資料圖）

4.耐久性

考慮下面兩個(gè)情景---兩個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)完全一樣的壓電加速度傳感器，一個(gè)帶有集成電路（IEPE），另外一個(gè)沒(méi)有（PE）。不用否認(rèn)PE加速度傳感器因?yàn)樗�結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在平均故障間隔時(shí)間上得分要比IEPE高。在極端環(huán)境條件下這個(gè)特性就比較突出。在許多環(huán)境應(yīng)力篩選應(yīng)用中，加速度傳感器通常也在測(cè)試試驗(yàn)箱里面，傳感器也需要經(jīng)歷和測(cè)試物體一樣的熱循環(huán)及動(dòng)態(tài)曲線。如果是一個(gè)IEPE加速度傳感器使用在這種條件下，內(nèi)部的放大器及晶體都要一直經(jīng)受試驗(yàn)箱一樣的條件。如果使用PE加速度傳感器，相反地，電荷放大器可以安置在試驗(yàn)箱外面，也就是室溫條件，這樣它可以最小化放大器的不必要應(yīng)力。因此可以說(shuō)在某些條件下，PE加速度傳感器比IEPE加速度傳感器更加耐用。

在某些條件下，PE加速度傳感器比IEPE加速度傳感器更加耐用而且PE傳感器可以在更高溫度下使用。

此外，所有的電子元件，包括IEPE加速度傳感器內(nèi)部的放大器，對(duì)ESD非常敏感。在非常干燥的環(huán)境下，如果沒(méi)有進(jìn)行ESD防護(hù)，ESD把IEPE加速度傳感器的電路燒壞并不困難。然而，對(duì)于PE加速度傳感器對(duì)ESD不敏感，這是它的本性。

希望通過(guò)以上的文字介紹，能夠?qū)τ幸蓡?wèn)和有需要的用戶給予一定的幫助，更好的運(yùn)用上述兩類加速度傳感器，最終令產(chǎn)品達(dá)到理想的使用效果。

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