IEPE振動傳感器與PE振動傳感器的區別與對比

PE振動傳感器是指電荷輸出型壓電式振動傳感器，IEPE振動傳感器是指內置處理電路的壓電式振動傳感器，本文將對PE振動傳感器 和 IEPE振動傳感器 各自的特點進行對比與闡述。

什么是壓電效應？

壓電式振動傳感器的工作原理是以某些物質（例如：壓電陶瓷）的壓電效應為基礎的。當這些物質在某一方向上因受到拉力或壓力的作用而產生變形時，其表面上會產生電荷；當去掉外力時，它們又會回到不帶電的狀態，這種現象就是壓電效應。常用的壓電材料有陶瓷、石英、鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛等等。實際上，當壓電材料受到剪切力、橫向拉力或壓力時，也會產生壓電效應。

什么是PE振動傳感器？

PE壓電振動傳感器的工作原理是：將質量塊的振動轉換為其對壓電材料所施加的力，通過測得該力的大小從而換算出振動或者加速度的值。

壓電式振動的結構原理如下圖所示。兩片壓電片組成了其壓電元件，表面有鍍銀層，中間夾有一金屬片，并焊有輸出引線，另一輸引線直接與基座相連。壓電片上放有一個比重較大的質量塊，并用一硬彈簧或螺栓對其施加預載荷。整個組件封裝在一個金屬殼體內部，基座一般較為厚重且剛度大。

測量時，傳感器與被測物剛性固定在一起，當被測物振動時，傳感器與基座也會產生相同的振動。由于質量塊的質量相對較小，而彈簧的剛度相對很大，所以可認為質量塊的慣性很小。因此質量塊感受到與傳感器基座相同的振動，并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。于是，質量塊就有一正比于加速度的交變力作用在壓電片上，使其兩個表面產生交變電荷。當振動頻率遠低于傳感器的固有頻率時，傳感器的輸出電荷與作用力成正比，亦即與被測物的加速度成正比。

由于PE振動傳感器傳感器的輸出量為電荷，因此其后端必須與電荷放大器或電壓放大器連接（如：森瑟科技的三通道電荷放大器IN-06 和 單通過電荷放大器 IN-07和 單通道高溫電荷放大器 IN-17），才能將電荷信號轉換為電壓信號，此電壓信號經過后級放大、濾波等調理電路即可送入示波器等設備。由于PE振動傳感器傳感器的輸出阻抗較高，易受輸出的電荷信號易受噪聲干擾，因此必須使用特殊的低噪聲電纜(例如：森瑟科技的 11-系列低噪聲電纜、11P-高溫系列低噪聲電纜、13-系列三軸一體的低噪聲電纜)。

什么是IEPE振動傳感器？

由于PE振動傳感器有必須配接外部電荷放大器使用，并且信號在長距離傳輸過程中容易受干擾等一些缺點，因此出現了IEPE振動傳感器，即恒流源供電，恒源源輸出的壓電振動傳感器。

IEPE壓電振動傳感器的結構原理如上圖所示，它其實就是將PE振動傳感器所需的處理電路集成到傳感器內部，這樣就可以直接輸出一個高電平、低阻抗的電壓信號，也有一些IEPE振動傳感器傳感器可以輸出電流信號甚至是數字信號。它可以用普通的同軸電纜來輸出信號，并且不需要后續的放大電路，直接連至示波器等設備；IEPE壓電振動傳感器還有一個特別重要的特點是，由于它采用的是恒流供電，恒壓輸出，所以在供電與輸出上只需要使用一根同軸電纜，即可以實現信號的傳輸與供電，這個減少了接線的數量，可以大大的降低由于接線不良造成的信號丟失。但是有些實難測試的客戶在使用時，不大會用這種IEPE振動傳感器，森瑟科技為其單獨配備了 恒流源供電裝置，三通道恒流源供電模塊 IN-03。

但是，IEPE振動傳感器在將處理電路集成到內部的同時，也帶來了一些問題，下表顯示了這兩種振動傳感器的主要特性區別。

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