Capteur de pression piézoélectrique : sortie de charge (PE) versus sortie de tension (IEPE)

Quelle est la différence entre un capteur piézoélectrique à sortie de charge (PE) et à sortie de tension (IEPE) ?

L'un des principaux critères de choix pour les capteurs de pression piézoélectriques est le signal de sortie. Les capteurs de pression piézoélectriques sont connectés à un circuit électronique qui convertit la charge générée par le capteur en une tension proportionnelle. Si le dispositif électronique est un appareil externe (amplificateur de charge), le capteur est appelé capteur de pression à sortie de charge ou PE. Si le circuit électronique est intégré au boîtier du capteur, le capteur est appelé capteur à sortie de tension ou IEPE. 

Les autres marques connues en technologie IEPE sont Piezotron®, ICP®, etc. 

Quand utiliser un capteur de pression piézoélectrique à sortie de charge (PE) ?

Les capteurs de pression PE émettent un signal de charge ; la sensibilité est donc exprimée en pico Coulombs par unité de pression (par exemple pC/bar ou pC/psi). La pression appliquée à un capteur de pression PE génère un signal de charge négatif (d’où la sensibilité négative des capteurs de pression PE) qui est ensuite converti en un signal de tension positif par l’amplificateur de charge externe.  

Le câble reliant le capteur à l’amplificateur de charge doit néanmoins être à faible bruit et à haute impédance. L’amplificateur convertit la charge en un signal de tension. Il existe sur le marché des amplificateurs de charge à sorties analogiques (qui peuvent ensuite être connectées à un DAQ) ainsi que des amplificateurs de charge numériques à DAQ intégré.  

Contrairement aux capteurs IEPE, les capteurs PE n’ont pas besoin d’alimentation, un signal de charge étant généré lorsqu’une pression est appliquée sur le matériau piézoélectrique.

Les capteurs de pression PE (et IEPE) peuvent tous les deux servir à mesurer les profils de pression dynamique et les pulsations de pression. 

Les capteurs de pression piézoélectriques à sortie de charge se prêtent particulièrement aux mesures suivantes :

  • pressions quasi-statiques
  • températures extrêmement basses ou très élevées (électronique non intégrée dans le capteur)
  • plages de mesure réglables avec un seul capteur de pression (la plage de mesure est réglable sur l’amplificateur de charge)

Quand utiliser un capteur de pression piézoélectrique à sortie de tension (IEPE) ?

IEPE, qui est l’acronyme d’Integrated Electronics Piezo Electric, est une technologie standard de capteurs piézoélectriques à circuit intégré qui convertit un signal de charge en un signal de tension. La pression appliquée à un capteur IEPE génère un signal de tension positif (d’où la sensibilité positive des capteurs IECE). La sensibilité est donc exprimée en minivolt par unité de pression (par exemple mV/bar ou mV/psi). 

Contrairement aux capteurs PE, les capteurs IEPE intègrent un circuit électronique qui doit être alimenté. Un câble standard à deux fils est suffisant pour alimenter le capteur en courant et transmettre le signal de tension.

Le capteur de pression IEPE doit être connecté à un coupleur (IEPE) qui l’alimente en courant et découple le signal de tension du signal d’alimentation.
Le capteur de pression IEPE peut être connecté à un DAQ par un coupleur IEPE externe ou directement à un IEPE-DAQ.

Les capteurs de pression piézoélectriques à sortie de tension (IEPE) se prêtent particulièrement aux mesures suivantes :

  • pression dynamique
  • pulsations de pression
  • mesures à températures modérés et plage de mesure fixe

Critères d’application des capteurs de pression piézoélectriques

Sortie de charge (PE)Sortie de tension (IEPE, Piezotron)
+ Mesure de pression quasi-statique
+ Mesure de pression dynamique
+ Mesure des pulsations de pression
+ Plage très large de température
+ Plage de pression réglable
+ Mesure de pression dynamique
+ Mesure de pulsations de pression
+ Câble standard (manutention)
+ Connexion directe possible au système d’acquisition des données (DAQ) IEPE
– Câble spécial à faible bruit et haute impédance (manutention))
– Amplificateur de charge externe
– Aucune mesure de pression quasi-statique
– Plage de température limitée
– Plage de pression fixe
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