Accéléromètres piézoélectriques

La majorité des capteurs piézoélectriques reposent sur des céramiques en titanate-zirconate de plomb (PZT), qui offrent une très large plage de températures de fonctionnement, une grande plage dynamique et une large bande passante (utilisable au-delà de 10 kHz). Lorsqu'il est intégré dans un boîtier métallique hermétique soudé, un accéléromètre à sortie de charge est considéré comme l'un des capteurs les plus robustes grâce à son fonctionnement fiable dans des environnements particulièrement contraignants.

En raison de ses caractéristiques d’impédance élevée, un dispositif à sortie de charge doit être utilisé avec un câble blindé à faible bruit, de préférence dans une configuration coaxiale. Ces câbles avec protection contre le bruit sont couramment proposés par les fabricants de capteurs.

Un amplificateur de charge est généralement utilisé avec les accéléromètres à sortie de charge afin d'éviter les problèmes liés à la capacité parasite des câbles et d'assurer un fonctionnement stable du système de mesure. Grâce à un amplificateur de charge moderne, il est possible d'exploiter pleinement la large plage dynamique (>120 dB) des capteurs à sortie de charge. En raison de la large plage de températures de fonctionnement des céramiques piézoélectriques, certains dispositifs à sortie de charge peuvent être utilisés de -200 °C à +640 °C, voire au-delà. Ils sont particulièrement adaptés aux mesures de vibrations dans des environnements soumis à des températures extrêmes, notamment pour la surveillance des moteurs de turbine.

L'autre type d'accéléromètre piézoélectrique fournit une sortie en tension plutôt qu'une sortie de charge. Ce mode de fonctionnement est obtenu en intégrant l'amplificateur de charge directement dans le boîtier de l'accéléromètre.

Mode à 2 fils : Alimentation/Signal, Masse

Le mode à 2 fils est également appelé IEPE (Integral Electronics PiezoElectric). L'IEPE est le plus répandu grâce à sa configuration coaxiale pratique à deux fils, dans laquelle le signal CA est superposé à la ligne d'alimentation CC. Un condensateur de blocage est nécessaire pour supprimer la composante continue de la sortie du signal du capteur. De nombreux analyseurs de signaux modernes disposent d'une entrée IEPE/ICP^TM, permettant un raccordement direct aux accéléromètres IEPE. Si l'alimentation IEPE n'est pas disponible, un conditionneur de signal ou une alimentation à courant constant est nécessaire pour assurer le fonctionnement de ce type d'accéléromètre.

Mode à 3 fils : Signal, masse, alimentation

Le dispositif à 3 fils nécessite une ligne d'alimentation CC distincte afin de garantir son bon fonctionnement. Contrairement à un accéléromètre à sortie de charge, qui contient uniquement un ou plusieurs éléments de détection en céramique, un accéléromètre à sortie en tension intègre un circuit microélectronique. Celui-ci limite la température de fonctionnement du capteur à la température maximale de fonctionnement des composants électroniques, généralement de +125 °C.

Grâce à la plage dynamique exceptionnellement étendue des éléments en céramique piézoélectrique, les accéléromètres à sortie de charge offrent un fonctionnement plus flexible. La pleine échelle du système peut être ajustée à distance à l'aide de l'amplificateur de charge, selon les besoins de l'utilisateur. Les dispositifs avec sortie de tension, pour leur part, ont une plage totale prédéterminée par l’amplificateur interne en usine et ne peuvent pas être modifiés. Les accéléromètres piézoélectriques sont disponibles dans des formats très compacts et conviennent parfaitement aux mesures dynamiques sur des structures légères.