了解电压模式加速度计
A 电压模式加速度计 是一个 压电加速度计 内置信号调理电路，可将压电晶体产生的高阻抗电荷转换为低阻抗电压输出。该术语基本上与 IEPE加速度计 (集成电子压电) 以及 ICP®（集成电路压电，PCB Piezotronics 的注册商标）。 “电压模式”这一标签仅强调该传感器输出的是电压（通常为每克毫伏），而非电荷（每克皮库隆），这使其有别于较早的电荷模式设计。值得注意的是，电压模式、IEPE和ICP从根本上描述的是同一类 传感器 使产品数据表和技术文档的浏览变得更加轻松。
电压模式装置已成为工业领域的绝对主流 振动 测量——占应用总数的95%以上——这得益于它们的简单性（无需外部放大器）、易用性（仅需两根导线连接）以及低成本。它们是大多数现代 振动监测 以及诊断。
1. 内置电子元件的工作原理
其显著特征是传感器外壳内集成了一个微电子放大器，该放大器紧邻压电元件的下游位置：
- 电荷-电压转换： 一个场效应管（FET）或小型集成电路放大器会在信号沿电缆传输之前，直接在源头将晶体的高阻抗电荷转换为低阻抗电压。
- 恒流功率： 该放大器由测量仪器提供的恒定电流供电——同一对导线既传输直流电源输入，也传输交流信号输出。
- 偏置与信号相结合： 的 加速度 该单路输出端上，信号以交流电压的形式叠加在直流偏置电压之上。
由于阻抗转换在传感器内部完成，因此消除了早期设计中那种冗长且易损的载流电缆——同时也消除了随之而来的绝大多数噪声和操作灵敏度问题。
2. 输出格式与电源要求
输出格式
- 敏感性： 通常为 10–1000 mV/g。
- 共同价值： 100 mV/g 是行业标准。
- 信号类型 交流电压与加速度成正比。
- 输出阻抗： 较低，通常低于100欧姆。
电源要求
- 恒流： 典型值为 2–20 mA，通常默认值为 4 mA。
- 电源电压 18-30 伏直流。.
- 偏置电压 输出端为8–12 VDC。
- 两线制方案： 电源和信号共用一根同轴电缆。
3.优势
系统简洁性
- 无外部 电荷放大器 是必须的。
- 该传感器直接连接到仪器上。
- 降低系统总成本。
- 组件更少，因此故障点也更少。
电缆性能
- 低输出阻抗可驱动长达约300米的线缆。
- 可以使用标准且价格低廉的同轴电缆。
- 对传输过程中拾取的电气噪声具有良好的抗干扰能力。
- 安装灵活，容错性强。
易于使用
- 操作简单，即插即用。
- 最小化设置。.
- 一个标准化且广泛支持的接口。
- 在各种仪器和数据采集设备之间具有广泛的兼容性。
4. 与电荷模式加速度计的比较
电压模式与电荷模式设计之间的权衡，归根结底取决于工作环境。
| 方面 | 电压模式（IEPE/ICP） | 充电模式 |
|---|---|---|
| 系统复杂性 | 简单——无需外接功放 | 需要外部电荷放大器 |
| 成本 | 降低 | 更高 |
| 电缆 | 长距离传输、标准同轴电缆、良好的抗干扰性 | 短款、特制低噪音线缆 |
| 最高温度 | 约175°C（电子元件温度上限） | 至 ~650°C |
| 特殊环境 | 有限的 | 抗辐射（核用）；无易失效的电子元件 |
简而言之，电压模式可满足95%以上的工业应用需求，而电荷模式则专用于特定场景，例如工作温度超过约175°C，或存在会破坏内置电子元件的电离辐射的情况。
5. 常见规格
灵敏度选项
- 10 mV/g： 高振动和冲击（约±500 g范围）。
- 50 mV/g： 通用型（量程约为±100克）。
- 100 mV/g： 行业标准（约±50克的量程）。
- 500-1000 mV/g： 低振动、高精度作业（约±5–10 g 范围）。
正确值取决于您预期的振幅；对于给定的设备，将输出电压与物理加速度相互转换正是 振动传感器灵敏度计算器 是用来做什么的，这与传感器所标明的 敏感度.
频率响应
- 低频下限： 在−3 dB点处约为0.5–5 Hz（交流耦合）。
- 高频限制： 随安装频率的升高而上升，该频率根据传感器尺寸的不同，通常在10至70千赫之间。
- 可用频段： 通常不超过共振频率的三分之一。
额定温度
- 标准： −50 至 +120°C。
- 扩展： −50 至 +150°C。
- 高温： −50 至 +175°C。
- 当温度超过175°C时，必须使用电荷模式传感器。
6. 变体、包装及等效术语
设计变体
- 压缩式IEPE（最常见，经济实惠）。
- 剪切模 IEPE（高端型号，对基底应变和热瞬变具有更强的抗干扰能力）。
- 差分输出（增强共模抑制比）。
- 低噪声型号（超低噪声底，适用于精密测量）。
包装类型
- 工业级（密封且坚固耐用）。
- 微型（适用于空间受限的场所）。
- 三轴（一个物体中包含三个相互垂直的轴）。
- 超微型（重量不足10克，适用于轻型结构）。
您可能会遇到的同义词
- 电压模式： 通用描述符。
- IEPE： Integrated Electronics Piezo-Electric —— 通用标准术语。
- ICP®： 集成电路压电元件——PCB Piezotronics 注册商标。
- CCLD： 恒流线性驱动 — 布鲁尔-凯尔术语。
- Deltatron®： Brüel & Kjær 旗下品牌。
- 以上全部： 从根本上说，这是一种相同的技术——由压电元件和内置电子元件组成，采用恒流供电。
7. 该领域的最佳实践
对于日常的旋转机械工作，100 mV/g 工业级全密封传感器是明智的默认选择；应根据安装位置选择合适的温度等级，并在污染或潮湿环境中选用密封式传感器。安装方式至关重要，因为传感器的安装方式决定了其可用的最高频率：
- 螺柱安装 以实现最高频率、最可重复的测量。
- 粘合剂 适用于半永久性安装。
- 磁性底座 用于快速路由扫描——虽然方便，但会降低共振频率，从而缩小可用带宽。
- 正确的 传感器安装 每 ISO 5348 这一点至关重要；你可以估算某种安装方法会使 安装共振 用一个 加速度计安装共振计算器.
保持传感器处于校准状态——关键设备每年校准一次——检查电缆、确认安装情况，并在进行任何重要测量前进行快速功能检查；定期 校准 正是这一点确保了测量结果的可追溯性。例如，一款便携式双通道仪器，如 平衡仪-1a 专为驱动此类 IEPE/ICP 电压模式传感器而设计 加速度计 通过其两芯电缆，既能提供恒定电流，又能直接读取毫伏每格（mV/g）的信号，因此标准100 mV/g传感器可直接用于现场振动测量和动平衡校正。
电压模式加速度计（IEPE/ICP）是现代工业振动监测领域的主力传感器，它们将压电转换的高性能与集成电子元件相结合，从而实现了操作简便与高可靠性。其主导地位体现了在绝大多数旋转机械状态监测与诊断应用中，性能、成本和易用性之间的最佳平衡。
