壓電式低頻加速度傳感器是利用彈簧質(zhì)量系統(tǒng)原理。敏感芯體質(zhì)量受振動(dòng)加速度作用后產(chǎn)生一個(gè)與加速度成正比的力，壓電材料受此力作用后沿其表面形成與這一力成正比的電荷信號(hào)（壓電晶體的正壓電效應(yīng)）。壓電式加速度傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、敏感件無源、無活動(dòng)部件、剛度大、動(dòng)態(tài)范圍寬、頻響寬、工作可靠、安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已成為沖擊振動(dòng)測量技術(shù)中使用廣泛的一種傳感器。是被廣泛使用的振動(dòng)測量傳感器壓電式加速度傳感器。
FH131A20壓電式低頻加速度傳感器是一種內(nèi)置了IEPE電路的低頻高靈敏度壓電式加速度計(jì)；它通過通過裝在傳感器內(nèi)部的前置放大器將電荷型壓電傳感器輸出的電荷轉(zhuǎn)換成低阻抗的電壓輸出。IEPE 型傳感器通常為二線輸出形式，即采用恒流源供電；供電和信號(hào)使用同一根線。通常直流電部分在恒電流電源的輸出端通過高通濾波器濾去。IEPE 型傳感器的優(yōu)點(diǎn)是測量信號(hào)質(zhì)量好、噪聲小、抗外界干擾能力強(qiáng)和遠(yuǎn)距離測量，特別是新型的數(shù)采系統(tǒng)很多已配備恒流源，因此，IEPE 傳感器能與數(shù)采系統(tǒng)直接相連而不需要任何其它二次儀表。在振動(dòng)測試中IEPE 傳感器已逐漸取代傳統(tǒng)的電荷輸出型壓電加速度計(jì)。
FH131A20壓電式低頻加速度傳感器具有靈敏度高、剛度大、頻響下限低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用與航天、航空、交通、建筑、橋梁、工業(yè)監(jiān)測、科研教學(xué)、計(jì)量等領(lǐng)域的振動(dòng)沖擊測量；特別適用于橋梁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、建筑振動(dòng)監(jiān)測、地震檢測、地面和基礎(chǔ)振動(dòng)監(jiān)測等低震級(jí)、極低頻振動(dòng)領(lǐng)域。
2.1.測量范圍：±0.25g（5%ms-2）
2.2.參考靈敏度：20V/g（40Hz，1ms-2條件下）
2.3.橫向靈敏度比：＜5%
2.4.頻響特性：0.05~ 200HZ （＜±10%）
2.5.自振頻率：1.5kHz
2.6.極性：正向（加速度方向從底部指向傳感器）
2.7.激勵(lì)電壓：+18~ +28VDC
2.8.激勵(lì)電流：2~10 mA （恒流源）
2.9.偏置電壓：9-12VDC
2.10.動(dòng)態(tài)范圍：±5Vp
2.11.輸出電阻：＜100Ω
2.12.噪聲：＜3μVrms
2.13.分辨率：＜0.0000005mg
2.14.工作溫度：-40℃~120℃
2.15.沖擊極限：±50g（不供電）
2.16.敏感結(jié)構(gòu)：剪切
2.17.外殼材料：不銹鋼；
2.18.敏感件：PZT-5
2.19.安裝螺紋：M5
2.20.質(zhì)量：約820g
2.21.輸出方式：頂端BNC
2.22.體積：φ55x58
3.1.壓電效應(yīng)
某些晶體，當(dāng)沿著一定方向作用力時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時(shí)在兩個(gè)表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷；當(dāng)去掉外力時(shí)，又恢復(fù)到不帶電狀態(tài)；當(dāng)作用力改變，電荷的極性也隨之改變，晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與外力的大小成正比，上述現(xiàn)象為正壓電效應(yīng)。反之，如對晶體施加一交變電場，晶體本身將產(chǎn)生機(jī)械變形，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)。
壓電式加速度傳感器一般是利用正電壓效應(yīng)原理。其工作原理簡圖如下：
由上圖可知，這是一個(gè)典型的慣性式傳感器，壓電加速度傳感器的敏感芯體一般由壓電晶體和附加質(zhì)量塊組成，由牛頓定律F = Ma可知，當(dāng)質(zhì)量塊受到加速度作用后便轉(zhuǎn)換成一個(gè)與加速度成正比并加載到壓電材料上的力。利用晶體材料在承受一定方向的應(yīng)力或形變時(shí)，其極化面會(huì)產(chǎn)生與應(yīng)力相應(yīng)的電荷，在電元件表面產(chǎn)生的電荷正比于使用力，因此有Q = d f。其中，Q為電荷量，d為壓電元件的壓電常數(shù)，f為作用力。
用適當(dāng)?shù)臏y試系統(tǒng)檢測出電荷量即可實(shí)現(xiàn)對振動(dòng)加速度的測量。
F=ma
其中m為質(zhì)量，a為加速度
將此公式帶入上式，在晶體的兩端即可得到與加速度成正比的電荷量，這就實(shí)現(xiàn)了加速度的測量。
為提高環(huán)境性能，國際上大都使用先進(jìn)的剪切敏感原理，該產(chǎn)品也使用了剪切原理。
3.2.IEPE電路工作原理
IEPE電路實(shí)際上就是采用恒流源供電的微型電荷放大器。
其等效電路如下：
因此電荷放大器實(shí)際上是一個(gè)具有深度負(fù)反饋的高增益運(yùn)放。
為防止傳感器在實(shí)際現(xiàn)場測量時(shí)地回路干擾，我們在其內(nèi)部對敏感件及電路進(jìn)行了隔離懸浮處理，這樣，傳感器的外殼僅是一個(gè)屏蔽外殼直接接地回路，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上保證減少地回路影響。
由于二線制恒電流電壓源供電，其輸出是一帶直流偏置的交流動(dòng)態(tài)信號(hào)，其直流偏置電壓為9-12VDC，這樣在不感受振動(dòng)加速度時(shí)傳感器亦應(yīng)有9-12VDC的直流電壓(零點(diǎn)輸出)，以此為參考點(diǎn)，其交流輸出幅度為±5Vp。
正確使用和安裝加速度計(jì)，將有助于提高測試精度和可靠性。
4.1.傳感器安裝：
FH131A20在其底端面有一M5（垂直度＜深）的螺安裝，可采用我公司配套的M5×10安裝螺栓進(jìn)行加速度計(jì)的固定。使用時(shí)應(yīng)將螺栓先旋入約一半，然后將傳感器按推薦值3Nm力矩，固定在有M5螺孔的被測構(gòu)件上。
4.2.安裝面的平整度
由于傳感器安裝底端面光潔度、平面度均＜3μm，所以要求被測構(gòu)件與傳感器結(jié)合面應(yīng)具有一定的光潔度及平整度，以保證安裝面及構(gòu)件的結(jié)合面剛性接觸，有效地保證傳感器的頻響特性。
4.3.粘接劑安裝
當(dāng)采用粘接劑或磁吸盤等進(jìn)行安裝時(shí)，一般對加速度計(jì)的頻率響應(yīng)都會(huì)有影響。（可參照GB/F14412-2005傳感器機(jī)械安裝）。
4.4.傳感器極性
敏感軸為中心軸，感受軸向?yàn)檠匕惭b螺孔M5的上下振動(dòng)沖擊。極性是指安裝面指向傳感器本體方向，輸出為正。
4.5.傳感器輸出方式：
FH131A20的信號(hào)輸出為頂端輸出；為防止地回路影響，F(xiàn)H131A20輸出及電源為浮置隔離結(jié)構(gòu)，屏蔽層接外殼。
4.6.傳感器測試方式
典型IEPE傳感器測試系統(tǒng)一：
FH131A20傳感器內(nèi)置微型電荷放大器，需要2-10mA,18-28VDC的恒流電源供電。傳感器信號(hào)調(diào)理器不僅為IEPE傳感器提供適當(dāng)?shù)暮懔麟娫?，還可以去除IEPE傳感器輸出信號(hào)的偏置電壓，并指示IEPE傳感器連接情況。
典型IEPE傳感器測試系統(tǒng)二：
4.7.使用步驟
檢查安裝緊固接線模擬、敲擊、觀察使用
4.8.友情提醒
FH131A20傳感器是一種高可靠性和穩(wěn)定性的工業(yè)檢測型加速度計(jì)；根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程，建議每年對傳感器的靈敏度進(jìn)行一次例行校準(zhǔn)，重大試驗(yàn)前進(jìn)行檢定；可選擇計(jì)量部門或生產(chǎn)廠用比較法進(jìn)行檢定。
4.9. 用戶不得自行隨意拆卸、更換產(chǎn)品的電氣元件。正確使用和安裝加速度計(jì)，將有助于提高測試精度和可靠性。
5.1.FH131A20加速度計(jì)：1只
5.2.信號(hào)輸出電纜：1根
?。ň€質(zhì)、長度可根據(jù)要求確定）
5.3.M5X10安裝螺栓1只
5.4.產(chǎn)品合格證1份
5.5.使用說明書1份
