Acelerômetros Piezoelétricos

A maioria dos sensores piezoelétricos tem como base cerâmicas de titanato zirconato de chumbo (PZT), as quais oferecem amplas faixas de temperatura e dinâmica, bem como uma largura de banda ampla (utilizável até >10 kHz). Protegido por uma carcaça metálica hermética e soldada, o acelerômetro de modo de carga é um dos sensores mais duráveis devido à sua capacidade de tolerar as condições ambientais mais adversas.

Devido às suas características de alta impedância, os dispositivos de modo de carga devem ser usados com um cabo blindado de baixo ruído, preferencialmente em uma configuração coaxial. Esses cabos projetados para reduzir ruídos são comumente disponibilizados pelos fabricantes de sensores.

O amplificador de carga costuma ser conectado aos acelerômetros de modo de carga, pois consegue evitar os problemas associados com a capacitância em paralelo do cabo. Com os amplificadores de carga modernos, é possível operar facilmente a ampla faixa dinâmica (>120 dB) dos sensores de modo de carga. Devido à ampla faixa de temperatura de operação das cerâmicas piezoelétricas, alguns dispositivos de modo de carga podem operar entre -200 °C a +640 °C e até mais. Eles são especialmente úteis para as medições de vibração em condições de temperatura extrema, como no monitoramento de motores de turbina.

O outro tipo de acelerômetro piezoelétrico fornece uma saída de tensão ao invés de carga. Para isso, ele incorpora o amplificador de carga dentro da carcaça do acelerômetro.

Modo de 2 fios: Alimentação/Sinal, Terra

O modo de 2 fios também é conhecido como Eletrônica Piezoelétrica Integral (IEPE). O modo IEPE é o mais popular devido à sua conveniente configuração coaxial (dois fios), onde o sinal CA é sobreposto na linha de alimentação CC. O capacitor de bloqueio é preciso para remover a polarização CC da saída do sinal do sensor. Muitos analisadores de sinal modernos oferecem a opção de entrada IEPE/ICP^TM, a qual possibilita a conexão direta com acelerômetros IEPE. Se a opção de alimentação IEPE não estiver disponível, será preciso usar um condicionador de sinal ou uma fonte de alimentação CC para se conectar a esse tipo de dispositivo.

Modo de 3 fios: Sinal, Terra e Alimentação

O dispositivo de modo de 3 fios requer uma linha de alimentação CC separada para funcionar corretamente. Ao contrário dos dispositivos de modo de carga que têm apenas elementos de detecção cerâmicos, o dispositivo de modo de tensão inclui um circuito microeletrônico que limita a temperatura de operação do dispositivo à temperatura máxima de operação da eletrônica (geralmente +125 °C).

Devido à faixa dinâmica ampla dos elementos cerâmicos piezoelétricos, os acelerômetros de modo de carga são mais flexíveis em termos de escalabilidade, pois a escala completa do sistema pode ser ajustada no amplificador de carga remoto, a pedido do usuário. Os dispositivos de modo de tensão, por outro lado, têm sua faixa de escala completa predefinida pelo amplificador interno na fábrica e não podem ser alterados. Acelerômetros piezoelétricos estão disponíveis em formatos compactos. Portanto, são a escolha ideal para as medições dinâmicas em estruturas leves.