压电传感器前置放大电路

摘 要 ：介绍了压电传感器的基本工作原理和基本用途,然后分别介绍了两种前置放大电路.这两种前置放大电路可用以对压电传感器所产生的极其微弱的信号进行直接放大,最后对这两种放大电路的放大原理进行了详细的分析,并通过对比给出了它们的优缺点以及各自所适用的场合.

关 键 词 ：压电传感器；电压放大器；电荷放大器；运算放大器

中图分类号：TN721.1 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）02-0027-03

0 引 言

传感器是感知各种信号的最直接工具.自产业革命以来,各式各样的机器不断地出现,代替了以前很多由人直接从事的劳动,人类社会也因此逐步进入了工业社会时代.为了改善机器的性能以及提高机器的智能化程度,需要实时地测量反映机器工作状态的信息,并利用这些信息去控制机器,使之处于最佳工作状态.为了便于测量和控制,传感器就成了必不可少的信号拾取工具,它能将各种被测控量（信息）检出并转换成便于传输、处理、记录、显示和控制的可用信号（一般为电信号）.

目前,传感器种类繁多,几乎各个领域都有传感器的影子.在众多的传感器中,压电传感器以其具有工作频带宽、灵敏度高、信噪比高、结构简单、工作可靠、体积小、重量轻等特点,被广泛应用于工程力学、电声学、生物医学等领域的动态测量.

弄清压电传感器的工作机制及信号调理电路,对于更好地使用压电传感器进行各种测试具有十分重要的意义.

1.压电传感器的工作原理

2.压电传感器前置放大电路

2.1 压电传感器等效电路

2.2 压电传感器的两种前置放大电路

压电传感器的前置放大器有两个作用：一是把压电式传感器的高输出阻抗变换成低阻抗输出；二是放大压电传感器输出的微弱信号.压电传感器的输出信号可以是电压,也可以是电荷.因此,前置放大器也有两种类型：一种是电压放大器,它的输出电压与输入电压（传感器的输出电压）成正比；另一种是电荷放大器,其输出电压与传感器的输出电荷成正比.

3.结 语

压电传感器是动态测试的重要工具,由其产生的动态信号极其微弱,所以在用一般的测试仪表对其进行测试以前必须进行放大,否则传感器所检测到的信号就无法得到.通过本文的分析可知,用于压电传感器的前置放大电路有两种,即电压放大和电荷放大,这两种放大方式各有优缺点.电压放大器的优点是电路简单、容易实现,缺点是受电缆的影响大；而电荷放大器的优点是与电缆长度无关,因而可以进行远距离测量,缺点是电路复杂,设计要求高.随着电子技术的发展,电荷放大器的这些缺点可以克服,所以,电荷放大器将成为压电传感器的主要前置放大器.