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

IEPE振动传感器与PE振动传感器是两种常见的压电式振动传感器，它们在结构、工作原理和应用场景上存在显著差异。本文将对这两种传感器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。

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。

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，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。

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。

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，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。