Question

压电式传感器中采用电荷放大器有何优点？为什么电压灵敏度与电缆长度有关

Answer 1

　　压电式传感器中采用电荷放大器，可以避免信号传输中电缆的电容和电感对传感器输出，包括压电灵敏度的影响。

　　压电式传感器，是基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。压电式传感器用于测量力和能变换为力的非电物理量。

　　电荷量：简称电量，由库伦定律的公式定义，定义q1、q2为电荷的电荷量，即电荷量定义来源于库伦定律公式。

　　

　　电荷定义为带电的微粒，定义电荷量为电荷量的多少或电荷数量的多少是错误的，应该是带“电”的多少，这里的“电”是指能激发电场的东西或质子（电子）的电属性的度量。

　　电荷放大器是一种可以将微弱电荷变换成与其成正比的电压，并将高输出阻抗变为低输出阻抗的放大器。电荷放大器本质上是一种输入阻抗非常高的放大器，能感受极微弱的电荷量输入；一些以电荷量为输出的传感器，如压电式传感器，由于产生的电量极为微弱，只有在极高的阻抗（绝缘）下才能形成。因此输出阻抗非常高。必须经电荷放大器的配合，才能将产生的电量转化为“可用”的电量。同时由于放大器的低输出阻抗，信号传输可以在一定距离内基本不受传输距离（电缆长度）的影响。

　　电缆的导线，可以在线间及周边形成电容和电感，以及漏电流。压电式传感器，由于产生的电量极为微弱，如果用电缆导出，电缆的电容和电感会严重影响输出量的变化（例如，电荷必须先将电容充满，才能表现为电势）。因此压电式传感器，必须在最近的位置上与电荷放大器的配合，才能及时、无损的将产生的电量转化为“可用”的电量。

　　压电式传感器中将压电元件与电荷放大器整合在一起，可以避免信号传输中电缆的电容和电感对传感器输出，包括压电灵敏度的影响。

Answer 2

压电式传感器与电压放大器之间必须采用很短的导线，且电压放大器必须是高输入阻抗的，通常大于10M。这种模式称为传感器的电压输出模式。
压电式传感器与电荷放大器之间允许较长的导线。这种模式称为传感器的电荷输出模式。
当压电式传感器与电荷放大器做成一体时，称为IEPE传感器，这种方式允许最长的导线连接到后面的设备。