当前位置:主页 > 技术文章 > IEPE振动传感器与PE振动传感器的区别与对比

IEPE振动传感器与PE振动传感器的区别与对比

发布时间:2022-04-08 点击次数:114

PE振动传感器是指电荷输出型压电式振动传感器,IEPE振动传感器是指内置处理电路的压电式振动传感器,本文将对PE振动传感器IEPE振动传感器 各自的特点进行对比与阐述。

什么是压电效应?

压电式振动传感器的工作原理是以某些物质(例如:压电陶瓷)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。常用的压电材料有陶瓷、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。

1.png

什么是PE振动传感器

PE压电振动传感器的工作原理是:将质量块的振动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振动或者加速度的值。

压电式振动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.png


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振动传感器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(如:森瑟科技的三通道电荷放大器IN-06单通过电荷放大器 IN-07和 单通道高温电荷放大器 IN-17),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振动传感器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(例如:森瑟科技的 11-系列低噪声电缆11P-高温系列低噪声电缆13-系列三轴一体的低噪声电缆)。

3.png

什么是IEPE振动传感器

由于PE振动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振动传感器,即恒流源供电,恒源源输出的压电振动传感器。

4.png

IEPE压电振动传感器的结构原理如上图所示,它其实就是将PE振动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振动传感器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;IEPE压电振动传感器还有一个特别重要的特点是,由于它采用的是恒流供电,恒压输出,所以在供电与输出上只需要使用一根同轴电缆,即可以实现信号的传输与供电,这个减少了接线的数量,可以大大的降低由于接线不良造成的信号丢失。但是有些实难测试的客户在使用时,不大会用这种IEPE振动传感器,森瑟科技为其单独配备了 恒流源供电装置,三通道恒流源供电模块 IN-03

5.png

但是,IEPE振动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,下表显示了这两种振动传感器的主要特性区别。

比较项

PE振动传感器

IEPE振动传感器

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,使用简单接线方便

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不敏感适合于高温等场合

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敏感适合于环境多变的工业场合

主要型号

310P372P311P510P512P531P573P574P710P

310A311A512A533A514A731A733A577A334A331A


本文紧供学习与分享使用,部分文字与图片转载于网络,如有侵权,请您通知我们删除。

扫一扫,加微信

版权所有 © 2022深圳市森瑟科技发展有限公司 备案号:粤ICP备18117075号 sitemap.xml

扫一扫访问手机站扫一扫访问手机站
访问手机站