压电式加速度传感器（恒流源）

一、恒流源的本质

定义：无论负载阻抗如何变化，输出电流始终保持恒定。

振动传感器典型值：

2mA（常用标准）

4mA（工业4-20mA系统基准）

二、为何振动传感器需要恒流源？

1. 解决长距离传输衰减

问题：电压信号在长电缆中因电阻衰减（欧姆定律：ΔV = I×R）。

恒流优势：电流不变 → 信号幅值不受电缆长度影响。

示例：

10米电缆电阻≈1Ω → 电流2mA → 压降仅2mV（可忽略）

若用恒压供电，100米电缆可能导致信号衰减50%！

2. 抗电磁干扰（EMI）

工业现场干扰：电机、变频器产生电磁噪声。

恒流特性：电流信号对电压噪声不敏感（干扰主要影响电压）。

对比：恒压供电的电压信号易被干扰淹没。

3. 简化接线（两线制）

传统三线制：电源(+)、电源(-)、信号线。

恒流两线制：电源与信号共用线路（电流变化承载信号），节省电缆成本。

4. 支持断线检测

原理：恒流源需闭合回路，若线路断开 → 电流降为0 → 系统立即报警。

安全价值：实时监测传感器连接状态（关键设备振动监测必备）。

三、恒流源在振动监测中的工作流程

以 IEPE（Integrated Electronics Piezo Electric）传感器（内置恒流供电电路）为例：

供电阶段：

外部恒流源（如采集卡）提供 2mA/24V直流。

电流流经传感器内前置放大器，建立工作电压（通常8-12V）。

信号传输阶段：

振动信号 → 传感器输出交流电压 → 叠加在直流电流上。

总电流 = 恒定直流 + 交流信号（如2mA ± 0.5mA）。

接收端处理：

采集卡通过耦合电容剥离直流分量 → 提取纯交流振动信号。

四、恒流源 vs 恒压源对比

特性 恒流源 恒压源

适用传感器 IEPE压电式加速度传感器 无源压电传感器（需电荷放大器）

传输距离 可达300米 通常<10米（信号衰减严重）

抗干扰能力 ⭐⭐⭐⭐（电流信号抗噪强） ⭐⭐（电压信号易受干扰）

接线复杂度 两线制（电源/信号复用） 三线制（电源+/电源-/信号）

断线检测 支持（电流=0即报警） 不支持

典型应用 工业设备在线振动监测 实验室短距离测试

五、选型与配置要点

匹配传感器需求：

确认传感器供电要求（如2mA恒流，电压范围10-30V DC）。

采集卡兼容性：

选择带恒流激励输出的采集卡（如NI 9234、PCB 482C05）。

电缆要求：

屏蔽双绞线（如Belden 8761）→ 防止高频干扰。

接地抗干扰：

单点接地原则：仅采集卡端接地，避免地环路噪声。

六、故障排查指南

现象 可能原因 解决方案

信号为零 恒流源未开启 检查采集卡激励电流是否输出

信号噪声大 电缆屏蔽层破损 更换屏蔽电缆

信号失真（削波） 传感器过载 降低测量量程或换更高量程传感器

间歇性断线 接头接触不良 重新压接接头并做振动测试

最佳实践：

使用万用表测量回路电流：

正常值 = 恒流设定值（如2mA）

若电流波动 → 存在接触不良或干扰

恒流源是工业振动监测的核心技术，正确应用可显著提升信号质量与系统可靠性！

The End