Accéléromètres piézoélectriques

La majorité des capteurs piézoélectriques sont basés sur des céramiques de titano-zirconates de plomb (PZT), lesquels offrent une très vaste plage de température, une large plage dynamique et une bande passante élevée (utilisable jusqu’à >10 kHz). Lorsqu’il est logé dans un boîtier métallique hermétique et soudé, un accéléromètre à sortie de charge peut être considéré comme l’un des capteurs les plus durables en raison de sa capacité à tolérer des conditions environnementales hostiles.

En raison de ses caractéristiques d’impédance élevée, un dispositif à sortie de charge doit être utilisé avec un câble blindé à faible bruit, de préférence dans une configuration coaxiale. Ces câbles insonorisés sont généralement disponibles auprès des fabricants de capteurs.

Un amplificateur de charge est généralement utilisé pour interagir avec les accéléromètres en mode charge afin d’éviter les problèmes associés à la capacité des câbles parallèles. Avec un amplificateur de charge moderne, on peut facilement exploiter la large gamme dynamique (>120 dB) des capteurs en mode de charge. En raison de la large plage de températures de fonctionnement des céramiques piézoélectriques, certains dispositifs en mode de charge peuvent être utilisés de -200 °C à +640 °C et au-delà. Ils sont particulièrement adaptés aux mesures de vibrations à des températures extrêmes, comme dans la surveillance des moteurs de turbine.

L’autre type d’accéléromètre piézoélectrique fournit une sortie de tension au lieu d’une charge. Pour ce faire, l’amplificateur de charge est incorporé dans le boîtier de l’accéléromètre.

Mode 2 fils : alimentation/signal, masse

Le modèle à 2 fils est également connu sous le nom d’IEPE (Integral Electronics Piezo Electric). L’IEPE est le plus répandu en raison de sa configuration coaxiale pratique (deux fils) dans laquelle le signal CA est superposé à la ligne d’alimentation CC. Un condensateur de blocage est nécessaire pour supprimer la polarisation en courant continu de la sortie du signal du capteur. De nombreux analyseurs de signaux modernes offrent l’option d’entrée IEPE/ICP^TM qui permet une interface directe avec les accéléromètres IEPE. Si l’option d’alimentation IEPE n’est pas disponible, un conditionneur de signal/alimentation à courant constant est nécessaire pour s’interfacer avec ce type d’appareil.

Mode 3 fils : Signal, Masse, Alimentation

Le dispositif avec 3 fils nécessite une ligne d’alimentation CC séparée pour un bon fonctionnement. Contrairement à un dispositif avec sortie de charge qui ne contient qu’un ou plusieurs éléments de détection en céramique, le dispositif avec sortie de tension comprend un circuit microélectronique qui limite la température de fonctionnement du dispositif à la température maximale de fonctionnement du dispositif électronique, qui est généralement +125 °C.

En raison de la plage dynamique exceptionnellement large des éléments en céramique piézoélectrique, les accéléromètres en mode de charge sont les plus flexibles en termes d’évolutivité, car la plage totale du système peut être ajustée à partir de l’amplificateur de charge à distance, à la demande de l’utilisateur. Les dispositifs avec sortie de tension, pour leur part, ont une plage totale prédéterminée par l’amplificateur interne en usine et ne peuvent pas être modifiés. Les accéléromètres piézoélectriques sont très compacts. Ils conviennent parfaitement pour les mesures dynamiques dans les structures légères.