【導讀】在本文中，我們將查看可用於向 IEPE 傳感器供電的典型電源裝置的圖表。我們還將了解 IEPE 型和電荷輸出傳感器的優點和局限性。

在本文中，我們將查看可用於向 IEPE 傳感器供電的典型電源裝置的圖表。我們還將了解 IEPE 型和電荷輸出傳感器的優點和局限性。

為 IEPE 傳感器供電 — 電流調節二極管

圖 1 顯示了可與 IEPE 傳感器一起使用的電源單元的基本圖。

圖 1. 帶有 IEPE 傳感器的電源單元的示例框圖。圖片由Dytran提供

首先，需要一個穩壓良好的直流電源和一個電流調節電路來為傳感器供電。直流電源通常提供 18 至 30 V 的電壓。如圖所示，可以通過電流調節二極管 (CRD)實現電流調節。CRD 是無論電壓波動和負載電阻變化如何都能提供恒定電流的二極管。CRD 可以在小於 1 V 至 100 V 的寬電壓範圍內保持電流恒定。CRD 的原理圖符號如下圖 2 所示。

圖 2.  CRD 示意圖。

雖然大多數 IEPE 傳感器可由 2 至 4 mA 電流源供電，但在某些情況下需要高達 20 mA 的電流。CRD 的額定電流通常為 4 mA。對於較大電流
，要麼采用多個CRD並聯，要麼采用大容量恒流電路代替。

請注意，不具備限流功能的電源不應用於為 IEPE 傳感器供電，否則傳感器將立即被損壞。

IEPE 電源裝置通常有一個電壓表，用於監控傳感器偏置電壓並通知用戶係統狀態（短路
、開路或正常工作狀態）。請記住，對於 IEPE 傳感器，輸出信號和電源電壓均通過兩線連接傳輸。

如圖 1 所示，許多 IEPE 電源裝置使用耦合電容器將信號與直流偏置電壓分開。還有一些電源裝置采用直流耦合以避免降低係統的放電時間常數。

典型 IEPE 傳感器係統

如圖 3 所示，有兩種為 IEPE 傳感器供電的選項。一些讀出儀器具有專門為 IEPE 傳感器設計的內置恒流電源。如果讀出設備不包括 IEPE 電源
，則應使用單獨的電源裝置
，如圖所示。

為 IEPE 傳感器供電的選項。

圖 4 顯示了支持 IEPE 傳感器的示例讀出設備。

圖 4.  IEPE 傳感器的示例讀出設備和圖表。圖片由NI提供

圖 4 顯示了NI 9234
，它是一款四通道信號采集模塊，具有軟件可選的 IEPE 信號調節功能。如輸入電路圖所示，該器件具有 2 mA 恒流電源和交流耦合選項。

典型電荷輸出（非 IEPE）係統

圖 5 顯示了基於電荷輸出傳感器的典型測量係統
，即沒有集成前置放大器的壓電傳感器。

n 電荷輸出傳感器測量係統示例。

圖 5. 電荷輸出傳感器測量係統示例。圖片由PCB Piezotronics提供

在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia，需xu要yao外wai部bu電dian荷he放fang大da器qi將jiang傳chuan感gan器qi的de電dian荷he輸shu出chu轉zhuan換huan為wei電dian壓ya信xin號hao。此ci外wai，應ying使shi用yong屏ping蔽bi良liang好hao的de低di噪zao聲sheng同tong軸zhou電dian纜lan將jiang傳chuan感gan器qi連lian接jie到dao電dian荷he放fang大da器qi。然ran而er，可ke以yi在zai電dian荷he放fang大da器qi和he讀du出chu儀yi器qi之zhi間jian使shi用yong標biao準zhun同tong軸zhou電dian纜lan。

IEPE 傳感器與電荷輸出傳感器

當今大多數應用都使用 IEPE 類型

；然而，電荷輸出傳感器有其自身的優點。下麵，我們將評估每種方法的優缺點。

傳感器工作溫度範圍

IEPE 傳感器的內置電子器件對係統的工作溫度範圍設定了上限。對於標準電子設備，溫度通常約為 125°C。使用特殊的電子元件可以將上限提高到165℃左右。

另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，電(dian)荷(he)輸(shu)出(chu)傳(chuan)感(gan)器(qi)沒(mei)有(you)內(nei)部(bu)電(dian)子(zi)器(qi)件(jian)，其(qi)高(gao)溫(wen)極(ji)限(xian)由(you)壓(ya)電(dian)材(cai)料(liao)的(de)居(ju)裏(li)溫(wen)度(du)設(she)定(ding)。居(ju)裏(li)溫(wen)度(du)指(zhi)定(ding)材(cai)料(liao)失(shi)去(qu)壓(ya)電(dian)特(te)性(xing)的(de)溫(wen)度(du)。電(dian)荷(he)輸(shu)出(chu)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)在(zai)高(gao)達(da) 700°C 的溫度下工作。

此外，IEPE型加速度計在通用測試市場中很受歡迎
，而電荷輸出壓電加速度計在涉及溫度高於約150°C的應用中占主導地位。

除chu了le居ju裏li溫wen度du限xian製zhi之zhi外wai，電dian荷he輸shu出chu傳chuan感gan器qi中zhong采cai用yong的de材cai料liao的de絕jue緣yuan電dian阻zu也ye會hui限xian製zhi係xi統tong的de工gong作zuo溫wen度du。在zai之zhi前qian的de文wen章zhang中zhong

，我wo們men討tao論lun了le傳chuan感gan器qi絕jue緣yuan電dian阻zu在zai高gao溫wen下xia會hui顯xian著zhe降jiang低di。我wo們men還hai解jie釋shi說shuo，小xiao的de絕jue緣yuan電dian阻zu可ke能neng會hui導dao致zhi電dian荷he放fang大da器qi發fa生sheng漂piao移yi。

將通用電荷放大器連接到絕緣電阻非常小的傳感器時
，除了漂移問題之外，還可能會觀察到其他意外和未知的特性。圖 6 顯示了連接到低電阻傳感器的通用電荷放大器的頻率響應。

具有低電阻傳感器的電荷放大器的頻率響應圖。

圖 6.具有低電阻傳感器的電荷放大器的頻率響應圖。圖片由Endevco提供

在絕緣電阻值非常低的情況下，係統的幅度響應在所需頻率範圍的下端表現出超過 10 dB 的峰值。在高溫下工作時
，我們需要選擇能夠處理非常低的絕緣電阻並保持平坦的頻率響應的電荷放大器。

電纜要求

dianheshuchuchuanganqixuyaojingguoteshuchulidedianlan，yixiandudijianshaomocadianzaosheng。mocadianzaoshengshizhiliangzhongbutongcailiaomocazaiyiqishichanshengdebuxuyaodedianhe。dianlandewanquhuozhendongkenenghuidaozhimocadianzaosheng。fei IEPE chuanganqidegaozukangshuchukenenghuibeicileizaoshengpohuai，yinci，dianheshuchuchuanganqihedianhefangdaqizhijianxuyaoteshudedizaoshengdianlan。zhexiedianlantongchangbibiaozhundianlangengangguibingqiezengjialefeiIEPE係統的成本。

此外，電荷輸出傳感器的高阻抗輸出具有有限的線路驅動能力，將傳感器和電荷放大器之間的電纜長度限製在約10米以下。另一方麵，標準同軸電纜可用於在相對較長的距離上傳輸 IEPE 傳感器的低阻抗輸出，而不會顯著增加噪聲水平。

靈活調整傳感器參數

對於 IEPE 傳感器，傳感器參數（例如靈敏度和時間常數）在zai製zhi造zao時shi是shi固gu定ding的de。我wo們men可ke以yi使shi用yong外wai部bu電dian路lu來lai放fang大da或huo衰shuai減jian傳chuan感gan器qi的de輸shu出chu
，但dan我wo們men不bu能neng改gai變bian傳chuan感gan器qi的de靈ling敏min度du或huo時shi間jian常chang數shu。另ling一yi方fang麵mian，電dian荷he輸shu出chu傳chuan感gan器qi產chan生sheng的de信xin號hao由you外wai部bu電dian荷he放fang大da器qi處chu理li，這zhe可ke以yi為wei我wo們men在zai調tiao整zheng係xi統tong時shi間jian常chang數shu等deng參can數shu方fang麵mian提ti供gong更geng大da的de靈ling活huo性xing。特te殊shu類lei型xing的de電dian荷he放fang大da器qi可ke以yi為wei我wo們men提ti供gong非fei常chang長chang的de時shi間jian常chang數shu，擴kuo展zhan係xi統tong的de低di頻pin響xiang應ying。

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