ICP технология

ICP технология

Технология ICP (Integrated Circuit-Piezoelectric) была разработана компанией PCB Piezotronics в соответствии со стандартом IEPE и используется для производства датчиков вибрации, удара, тензодатчиков, датчиков силы и датчиков давления. Аналогичнаые технологии по изготовлению датчиков — CCLD, DeltaTron и ISOTRON.

Что такое ICP датчик

ICP датчик — устройство, используемое для измерения динамического давления, силы, деформации или ускорения. Датчик состоит из чувствительного элемента, выполненного из пьезоэлектрического материала, который преобразует механическую нагрузку в электрический сигнал, а также из микросхемы, используемой для усиления сигнала и его передачи на внешние устройства. Поскольку пьезоэлементы генерируют электрический сигнал лишь под действием динамических сил, акселерометры не могут измерять механические колебания с доходящими до 0 Гц частотами. Используемый предусилитель определяет скорость утечки генерируемого пьезоэлементами акселерометра электрического сигнала.

Питание встроенного предусилителя заряда осуществляется по двупроводной схеме.

Основные преимущества:

• широкий частотный диапазон
• линейная амплитудная характеристика в широком динамическом диапазоне
• возможность при использовании интеграторов, включенных на выход акселерометра, получить сигнал, пропорциональный виброскорости и виброперемещению. Применение электронного интегратора идентично включению фильтров нижних частот, обуславливающего ослабление высокочастотных составляющих вибрации
• способность работать в тяжелых окружающих условиях (температура, влажность, радиация и магнитные поля)
• высокая механическая надежность и долговечность за счет того, что в датчике отсутствуют движущиеся части
• высокая вибро- и ударопрочность
• отсутствует необходимость источника питания, т.к. ICP датчик является датчиком генераторного типа
• малогабаритная конструкция и большое значение отношения чувствительности к собственной массе

Подключение

Все ICP датчики для своей корректной работы требуют источника питания постоянного тока. Типовая система подключения включает в себя ICP датчик, двухпроводный кабель и источник питания постоянного тока, как показано на рис.1

Рис.1 Типовая схема подключения ICP датчиков.

1 — от 18 до 30 В постоянного тока; 2 — источник тока; 3 — разделительный конденсатор (типовое значение 22 мкФ, >35 В постоянного тока); 4 — сопротивление фильтра; 5 — измерительный прибор; 6 — 2-контактный соединитель; 7 — усилитель; 8 — пьезоэлектрический кристалл; 9 — клетка Фарадея; 10 — датчик корпуса.

Преобразователь сигналов состоит из стабилизированного источника питания с напряжением 18…30 В постоянного тока (батарейного или сетевого), источника тока (или эквивалентной схемы постоянного тока), и конденсатора для развязки сигнала.

Упомянутый прибор стабилизации тока используется вместо резистора по нескольким причинам. Очень высокое динамическое сопротивления источника тока дает коэффициент усиления истокового повторителя, который очень близок к единице и не зависит от входного напряжения. Кроме того, источник тока можно заменить для обеспечения больших значений тока при подключении постоянного тока, как показывается на рис.2 (Корректная ориентация источника тока в схеме имеет решающее значение для должной работы). За исключением специальных моделей, стандартные ICP датчики для должной работы требуют минимум 2 мА.

Рис. 2 Источник постоянного тока

1 — физическая конфигурация; 2 — направление протекания постоянного тока; 3 — эквивалентная электрическая схема.

Типовое предельное значение для источника тока такого типа составляет максимум 4 мА; однако несколько источников тока можно включить параллельно для больших уровней тока. Все преобразователи сигналов с сетевым питанием должны вместо источников тока использовать схемы постоянного тока (ток до 20 мА), особенно при использовании протяженных кабелей.

Развязка сигнала данных осуществляется в выходном каскаде преобразователя сигналов. Конденсатор емкостью от 10 до 30 мкФ совместно с резистором сдвигают уровень сигнала удаления напряжения смещения датчика. Результатом является работа в режиме переменного тока без дрейфа.