一、概述
AD系列IEPE传感器是内装微型IC放大器的压电加速度传感器,它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体,能直接和记录、显示和采集设备连接,简化了测试系统,提高了测试精度和可靠性。广泛应用于核爆炸、航空航天、铁路、桥梁、建筑、车船、机械、水利、电力、石油、化工、环保、地震等领域。
AD系列IEPE 传感器主要特点如下:
1、结构合理,电路优化。主要元器件和插接件均为美国或台湾生产,精度高、噪音低、漂移小,确保产品质量稳定可靠。
2、输出可配长电缆而不影响测量精度。
3、输出可以直接用数字万用表、示波器或输出给数据采集器。
4、传感器为全封闭结构有效防尘、防潮、防有害气体。
二、传感器的原理
AD系列IEPE传感器内部是由压电加速度传感器和微型IC放大器组成。压电加速度传感器内部结构采用目前世界的隔离剪切结构;内部关键IC均为美国原装进口。传感器的输出具有两线联接特征;即传感器的信号输出和内置IC放大器所需的恒流激励为同一根线,另一根线为地线。传感器标配电缆为STYV-Ⅰ、和STYV-Ⅱ两款型号的低噪音电缆。
产品结构和工作原理图如下(图1)

三、传感器主要技术指标
| 型号 | 灵敏度 | 频率响应Hz | 量程 | 安装方式 | 重量 | 用途、特征 |
| AD50T | 50mV/g | 0.5~15000 | 100g | M5 | 25/31克 | 通用测振L5顶端 |
| AD50T-T | 50mV/g | 0.5-5000 | 100g | M5 | 31克 | 工业测振、TNC接头 |
| AD50T-J | 50mV/g | 0.3-12000 | 100g | M5 | 32克 | 工业测振、对地绝缘 |
| AD50S | 50mV/g | 0.3-10000 | 100g | M5 | 25/31 克 | 通用测振、侧端L5 |
| AD100T | 100mV/g | 0.3~15000 | 50g | M5 | 31克 | 通用测振L5顶端 |
| AD100T-J | 100mV/g | 0.3~12000 | 50g | M5 | 35克 | 工业测振、对地绝缘 |
| AD100T-T | 100mV/g | 0.3~5000 | 50g | M5 | 35克 | 工业测振、TNC接头 |
| AD100S | 100mV/g | 0.3~10000 | 50g | M5 | 32克 | 通用测振、侧端L5 |
| AD500T | 500mV/g | 0.2~9000 | 10g | M5 | 35克 | 小g值测振L5顶端 |
| AD500T-J | 500mV/g | 0.2~9000 | 10g | M5 | 38克 | 绝缘、低频小g测振 |
| AD500T-T | 500mV/g | 0.2~5000 | 10g | M5 | 38克 | 工业测振、TNC接头 |
| AD500S | 500mV/g | 0.2~8000 | 10g | M5 | 35克 | 低频小g测振 |
| AD1000T | 1000mV/g | 0.2~8000 | 5g | M5 | 35克 | 小g值测振 |
| AD1000T-T | 1000mV/g | 0.3~5000 | 5g | M5 | 38克 | 工业型低频小g测振 |
| AD1000T-J | 1000mV/g | 0.2~8000 | 5g | M5 | 38克 | 绝缘、低频小g测振 |
| AD1000S | 1000mV/g | 0.2~7000 | 5g | M5 | 35克 | 侧端小g测振 |
| *AC102-1A | 100mV/g | 0.5~15000 | 50g | 1/4 in | 90克 | 磁电双屏蔽、隔离绝缘 |
附注说明
1、传感器型号后个T代表TOP,顶端输出,第二个T表示传感器的输出插接件为TNC形式,默认为L5输出。
2、传感器型号后J表示传感器为绝缘传感器。
输出接头为TNC或L5可选;对应频率响应分别为:5000Hz或12000Hz。
3、传感器型号后S表示传感器为侧端输出。
4、传感器标配为:
①、AD系列传感器每只传感器标配1.5米电缆、M5连接螺钉一个。
②、进口传感器标配输出插接件、英制连接螺钉一个。
5、传感器的其它共性技术参数:
①、横向灵敏度:≤5% ;典型值≤3%
②、输出偏压:8~12VDC
③、激励电压:18~30VDC 典型值:24VDC
④、恒定电流:2~10mA;典型值:4mA
⑤、放电时间常数:≥0.2S
⑥、输出阻抗:<100Ω
⑦、安装力矩:约20 Kgf·cm (M5螺钉)
⑧、使用温度:-40~120℃
四、传感器的选择
AD系列IEPE加速度传感器有许多种规格,每种传感器都有其特别适用的场合。因此,为获得高保真的测试数据,需要用户根据自己的测试要求选择适合的压电加速度传感器。通常加速度传感器的选用主要权衡因素有三点:重量、频率响应、和灵敏度。
1、重量:
传感器作为被测物体的附加重量,必然会影响其运动状态。如果传感器的的重量接近被测物体的动态质量,则被测物体的振动就会受到影响而明显减弱。特别是有些物体虽然其本身质量较大,但是传感器安装在其局部,例如一些薄壁结构,传感器的质量已经和被测物体的局部质量相近了,也会明显影响其局部的振动状况。因此要求传感器的被测质量Ma远小于传感器安装点的动态质量M。
由于传感器的质量的影响,会使被测构件的加速度a降低,因此其降低的加速度△a可用下式估算:△a=a[1-M/(M+Ma)]。
2、频率响应特性:
低频响应特性:传感器用户使用手册给出的下限频响为-10%的频响。IEPE加速度传感器的低频响应特性主要有内藏IC芯片和传感器的基座应变、热释电效应等环境特性所决定。
高频响应特性:传感器用户使用手册给出的上限频响为+10%的频响,大约为传感器安装谐振频率的1/3。如果要求上限频率为+5%,则上限频率应用为传感器安装谐振频率的1/5。如果采用适当的修正系数,在更高频率范围内也可以获得可靠的测试数据。
3、灵敏度
灵敏度越高,系统信噪比就越大,而抗干扰能力和分辨率也就越好。但就特定结构的传感器而言,灵敏度越高,传感器的重量越高,量程和谐振频率越低。因此灵敏度受到重量、频率响应、和量程的制约。一般,用户在满足重量、频响和量程的情况下,应该选择灵敏度较大的传感器。这样可以降低信号调理器的增益,提高系统的信噪比。
五、传感器的使用
1、安装:以单轴传感器为例,下图分别为顶端和侧端传感器图例:

安装时传感器安装面应与被测件振轴垂直,安装表面要平整清洁(不平度应小于0.01mm),为改善传感器和被测件耦合,可涂些清洁硅脂。
①螺钉连接:AD系列传感器都附有安装螺钉,一般传感器均为M5标准螺钉,长8mm,以高强度结构钢制作;较大较重的传感器以M8×1,长8mm。传感器基座连接面必须和被测物联接紧密可靠。M5安装螺钉安装力矩建议为20kg·cm左右。
②磁力安装座连接:公司生产的磁力安装座分对地绝缘和不绝缘两类,连接螺钉有公制M5和英制1/4英寸两种多个规格(详见网站传感器附件)。磁力吸座是在被测物不方便打安装螺纹孔时使用。其安装面要求与被测振轴垂直,且平整,光洁,并且是吸力较强的铁磁性材料。由于非刚性连接。只能测1500m/s2下的加速度和10kHz以下的谐振频率
③胶粘剂粘接:胶结面应按照清洗工艺清洁。对大加速度和高频信号要计算胶结强度后使用,以免造成被测数据失真。
具体使用情况参照下图:

2、线缆连接:将传感器的同轴电缆连接到信号调理器输入端。
3、打开信号调理器,预热15分钟。
4、信号调理器的输出端可以直接连接到各种记录仪表、显示仪表或数据采集系统。
5、对被测物体施加激励进行测试和数据采集。
6、为保证保证测量精度和信号质量应监控信号调理器输出电压,保证其输出有效值不得过5V.