Risoluzione dei problemi con la tensione di bias

Uso della tensione di polarizzazione come strumento diagnostico

I sensori piezoelettrici sono strumenti di misura dinamici. Utilizzano elementi di rilevamento piezoelettrici per convertire o trasdurre i fenomeni meccanici in un segnale elettrico. Il parametro meccanico può essere la forza, la pressione o la vibrazione. Il segnale elettrico grezzo di un elemento piezoelettrico è un segnale di carica ad alta impedenza. Questo segnale di carica viene normalmente convertito in un segnale di tensione a bassa impedenza da un amplificatore di carica esterno o da un amplificatore di tensione esterno. I cavi tra il sensore di carica e l'amplificatore devono essere di alta qualità, a basso rumore e devono essere il più corti possibile.

I sensori amplificati internamente, o sensori ICP® , utilizzano amplificatori miniaturizzati per convertire il segnale di carica ad alta impedenza in un segnale di tensione a bassa impedenza. Questi amplificatori sono interni al sensore e quindi non richiedono cavi a basso rumore o amplificatori esterni. Questi amplificatori hanno un guadagno impostato in modo che le sensibilità di uscita siano standardizzate.

I sensori ICP® sono sensori a due fili. Sono alimentati con una fonte di corrente continua costante. L'alimentazione è in genere da 18 a 30 volt CC con corrente limitata da un diodo a corrente costante tra 2 e 20 mA. I tipici alimentatori a batteria offrono 2 mA di corrente costante per prolungare la durata della batteria, mentre i sistemi di monitoraggio continuo offrono una corrente maggiore per gestire cavi più lunghi.

Il segnale di uscita di un sensore ICP® è un segnale di tensione a bassa impedenza proporzionale alla misura dinamica, come forza, pressione o vibrazione. Questo segnale di tensione viene trasportato da una tensione di polarizzazione CC. Il segnale dinamico CA è sovrapposto alla tensione di polarizzazione CC e può oscillare tra la tensione di alimentazione e la massa. A differenza di un amplificatore operazionale (Op Amp) che richiede un'alimentazione positiva e negativa e consente al segnale di "cavalcare" la terra e di "oscillare" tra le "rotaie" positiva e negativa, il sensore ICP® richiede che il segnale di uscita sia polarizzato in CC.

Questa tensione di polarizzazione CC è un eccellente strumento diagnostico. La tensione fornisce un mezzo per verificare che l'amplificatore sia "acceso". I tipici alimentatori di ingresso/uscita bloccano questa tensione di polarizzazione CC all'uscita tramite un condensatore di blocco, per accoppiare il segnale in CA ai dispositivi di lettura. La tensione di polarizzazione può essere misurata collegando l'ingresso a un voltmetro CC. Mentre si misura la tensione di alimentazione, si può misurare la tensione di polarizzazione dopo che il sensore è stato collegato. Se il misuratore rimane sull'alimentazione, significa che qualcosa nel sistema è aperto o non collegato. Se il misuratore legge "O", qualcosa nel sistema è in cortocircuito. Se lo strumento legge circa la metà della tensione di alimentazione, il sensore e il cablaggio funzionano correttamente.