压电式振动传感器由于具有自供能、体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强、灵敏度高、可靠性好和成本低等特点,是目前航空发动机、燃气轮机等振动测量的首选。压电式振动传感器基于压电效应,将输入的振动信号转换为电信号,诊断发动机是否发生故障或存在故障隐患,从而实现对发动机的健康监测和故障预测。
压电式振动传感器由于输出信号微弱、易受环境影响、不便于采集和传输等问题,无法用一般电路来测量。针对上述问题,陈豪设计了AD820为核心的放大电路,对1Hz以下的低频电荷信号进行放大;张斌婷等设计了基于ADA 4817的电荷灵敏型放大器,实现了对脉冲信号的放大,性能接近A250电荷灵敏型放大器;任勇峰等设计了以LMC6081为核心的电荷放大器,经试验测试,电路在2倍通频带处衰减可以达到-60dB,实现了对冲击信号的放大。
相比于传统压电式振动传感器,基于铌酸锂薄膜的压电 MEMS振动传感器,采用铌酸锂单晶作为压电材料。铌酸锂单晶属于一种无铅且稳定的铁电材料,是一种性能优良的压电传感材料。基于铌酸锂薄膜的压电MEMS振动传感器具有输出性能高、灵敏度稳定和频带宽的特点。而对铌酸锂薄膜压电MEMS振动传感器的信号调理电路报道不多。为了对铌酸锂薄膜压电MEMS振动传感器输出的微弱电荷信号进行采集,提出了一种基于集成芯片TLE 2064 CDR的信号调理电路方案,所设计的信号调理电路与标准电荷放大器的输出有较好的一致性,可以满足5~130pC的宽输入电荷的采集。