对于某些压电加速度计，放大器内置于传感器外壳中。
缩写 IEPE 是集成
电子压电传感器的缩写，用于将这些压电传感器与那些没有内置电子器件的传感器区分开来。IEPE 传感器的输出是低阻抗电压信号，而没有内置电子器件的压电传感器只能产生电荷输出。IEPE传感器中采用的放大器可以是电压放大器或电荷放大器。
在本文中，我们将使用术语“电压模式 IEPE”来指代具有电压放大器的 IEPE，使用术语“充电模式 IEPE”来指代具有内部电荷放大器的 IEPE 传感器。我们还将使用术语“电荷输出传感器”来指代没有内部放大器的压电传感器。
了解 IEPE 加速度计中的电压模式
首先，让我们记住电压模式 IEPE 传感器的基本图，如图 1 所示。
电压模式 IEPE 传感器的示例图。
图 1. 电压模式 IEPE 传感器的示例图。图片[改编]由Dytran提供
记住这个数字，让我们深入了解电压模式 IEPE 的传感元件、放大器配置和放电时间常数。
传感元件
虽然石英和
压电陶瓷晶体都可以在电压模式 IEPE 中使用，但石英传感元件自然更适合电压模式信号调节，因为它们具有较低的电容，并且对于给定量的电荷可产生较大的电压（根据 V =q/C）。石英是天然晶体，而陶瓷是人造晶体。陶瓷同时具有高电压敏感性和高电荷敏感性类型。具有高电压灵敏度的压电陶瓷也可用于电压模式 IEPE 传感器。
放大器配置
如图 1 所示，放大器的级采用了场效应
晶体管 (FET)，以限度地提高放大器的输入电阻，并避免为传感器产生的电荷形成泄漏路径。在输出级，放大器使用双极晶体管来提高线路驱动能力。在上图中，放大器是单位增益源极跟随器配置。晶体管的源极端子以及电路接地端子从传感器外壳引出，通过同轴
电缆连接到电源单元。IEPE 传感器的电源单元将在另一篇文章中进行讨论。
传感元件上产生的电压 (ΔV) 由下式给出：
Delta V=\frac{\Delta q}{C_{总计}}
其中 Δq 表示产生的电荷，Ctotal是FET 晶体管栅极“看到”的总电容。单位增益放大器的输出端也会出现直流电压上的相同电压变化 (ΔV)。无激励时输出的直流值通常在 8 V 至 12 V 范围内。
放电时间常数
传感器产生的电荷（出现在电容器上）会通过 FET 晶体管栅极“看到”的电阻逐渐泄漏。该节点处的总电阻乘以总电容决定了放电时间常数。
正如我们在之前有关电荷放大器的文章中讨论的那样，放电时间常数决定了放大器的准静态行为。图 2(b) 显示了当输入在足够长的时间内保持恒定时，有间常数如何引入误差（图 2(a)）。
(a) 输入加速度波形和 (b) 放大器具有短时间常数时的输出。
图 2. (a) 输入加速度波形和 (b) 放大器具有短时间常数时的输出。
充电模式 IEPE 加速度计
充电模式 IEPE 使用内部电荷放大器，如图 3 所示。
充电模式 IEPE 下的内部放大器的示例图。
图 3. 充电模式 IEPE 下的内部放大器的示例图。图片由PCB Piezotronics提供
电荷模式 IEPE 加速度计往往比电压模式类型更常见（要了解电荷放大器的工作原理，请参阅开头链接的上一篇文章）。
与同等比例的陶瓷元件相比，石英晶体通常具有较高的电压灵敏度和较低的电荷灵敏度。石英的低电荷敏感性会限制其在电荷模式 IEPE 中的用途。这就是为什么陶瓷传感元件更常用于充电模式 IEPE 的原因。
请注意，与电压模式 IEPE 一样，充电模式 IEPE 的输出信号和电源电压均通过标准同轴电缆或双芯电缆从传感器引出。
IEPE 传感器的动态范围
无激励时 IEPE 传感器输出的直流值通常在 8 V 至 12 V 范围内。然而，该直流电压会随着温度和电源单元提供的电源电流而变化。实际测量的输出直流值记录在每个设备随附的校准证书上。图 4 显示了典型 IEPE 传感器的动态范围。
显示 IEPE 传感器动态范围的图表。
图 4. 显示 IEPE 传感器动态范围的图表。图片由MMF提供
输出电压始终为正，其上限由电源单元的电源电压决定。另一方面，下限由放大器参数决定。超出此范围，我们将得到一个削波波形，如上图所示。请记住，这些电压水平可能因制造商而异。
图 5 显示了PCB Piezotronics 的示例 IEPE 传感器 在两种不同电源电压（V s1 = 24 VDC 和 V s2 = 18 VDC）下的动态范围。
图 5. IEPE 传感器示例的动态范围。图片由PCB Piezotronics提供
在此图中，实线代表预期输出，而阴影曲线代表 V s1 = 24 VDC 和 V s2 = 18 VDC的实际输出。在本例中，输出的直流值为 V B = 10 V。PCB 上的该 IEPE 加速度计的下限约为 2 V。该传感器的上限比所采用的电源电压低 1 V。需要此 1 V 压降才能保持电源单元内的限流
二极管正常工作。PCB Piezotronics 的 IEPE 传感器的电源电压通常在 18 至 30 伏范围内。
如图所示，当电源电压为 V s2 = 18 V 时，输出被限幅为 V E2 = 17 V。这可以通过将电源电压增加到 V s1 = 24 V 来解决，给出的上限为 V E1 = 23V。
