圧電式圧力センサ:電荷出力(PE) と 電圧出力(IEPE)

圧電式センサの電荷出力(PE)と電圧出力(IEPE)の違い

圧電式圧力センサの場合、選択条件の中でも重要なのは出力信号です。圧電式圧力センサはセンサから発生する電荷を比例電圧に変換する電気回路に接続されます。チャージアンプが外付けであれば、電荷出力センサまたはPEセンサと呼ばれます。チャージアンプが内蔵されている場合、電圧出力センサまたはIEPEセンサと呼ばれます。 

IEPE技術で知られている商標には、この他にPiezotron®、ICP® などがあります。

圧電式圧力センサ(電荷出力型(PE))を使用する場面?

PE圧力センサは電荷信号を発するため、感度は単位圧力あたりのピコクーロン(pC/bar、pC/psiなど)で表されます。PEセンサにかかる圧力は負の電荷信号(すなわちPEセンサの負の感度)を発し、外部チャージアンプにより正の電圧信号に変換されます。

ただし、センサをチャージアンプに接続するには低ノイズの高インピーダンスケーブルを使用する必要があります。これにより、電荷は電圧信号に変換されます。アンプの種類には、アナログ出力のチャージアンプ(DAQに接続可能)とDAQ内蔵型のデジタルチャージアンプがあります。

PEセンサは、IEPEセンサとは対照的に、圧力が圧電素子に加わると電荷信号を発生するため、PEセンサに電源を供給する必要ありません。

PE(とIEPE)圧力センサは両方とも動的圧力変化と圧力パルスの測定に使用可能です。

圧電式圧力センサ(電荷出力型(PE))は以下の用途に適しています。

  • 準静的圧力測定
  • 非常に低い温度または非常に高い温度の測定
  • 1つの圧力センサで広範囲な測定範囲(測定範囲はチャージアンプで調整可能)

圧電式圧力センサ(電圧出力式(IEPE))を使用する場面

IEPEは「Integrated Electronics Piezo Electric」の略で、電荷を電圧信号に変換するチャージアンプ内蔵型圧電式センサの業界標準を指します。IEPEセンサにかかる圧力は、正の電圧信号を発生します(そのため、IEPEセンサには正の感度があります)。感度は単位圧力あたりのミリボルトで表されます(mV/bar、mV/psiなど)。

IEPEセンサは、PEセンサとは対照的に、電源供給が必要な内蔵型電気回路を持つことが特徴です。ただし、センサに電力および電圧信号を送るには、標準の2線ケーブルで十分です。

IEPE圧力センサは、電源の電流(IEPE)カプラーに接続し、電源信号から電圧信号を切り離す必要があります。 IEPE圧力センサは、外部のIEPEカプラーでDAQに、または直接DAQに接続できます。

圧電式圧力センサ(電圧出力型(IEPE))は以下の用途に適しています。

  • 動的圧力測定
  • 圧力パルス測定
  • 中程度の温度で一定の測定範囲での測定

圧電式圧力センサの使用条件

電荷出力型(PE) 電圧出力式(IEPE、Piezotron)
+ 準静的圧力測定
+ 動的圧力測定
+ 圧力パルス測定
+ 非常に広範な温度範囲
+ 調整可能な圧力範囲
+ 動的圧力測定
+ 圧力パルス測定
+ 標準ケーブル(ハンドリング)
+ IEPEデータ収集装置(DAQ)への直接接続が可能
– 特殊な低ノイズ、高インピーダンスケーブル(ハンドリング)
– 外部チャージアンプ
– 非準静的圧力測定
– 限定的温度範囲
– 固定圧力範囲
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