一.   电荷灵敏度

在压电体上施加力的话，将会产生电荷，表示电荷量的数值即为电荷灵敏度。从下记公式可以看出，此灵敏度不受电容负载的影响，即使改变电缆长度，灵敏度也不会有变化。通过电荷灵敏度测量振动时，需要使用电荷放大器。可以将电荷放大器理解为一种积分器，将电荷转换为电压。

图1. 电荷放大的等效电路

图1中－A 为运算放大器的放大率（负号代表输入输出之间的相位相反）。Cd 为压电体的静态电容，Cc 为电缆电容，Cf 为反馈电容，Rf 为反馈电阻，qd 为压电体产生的电荷，qf为 Cf 储存的电荷，q0表示 Cd 和 Cc 储存的电荷。

此时压电体中产生了电荷 qd。电荷 qd 形成移动电流 i，由于运算放大器的输入电阻为无限大，使得输入电流全部流入反馈电路中。因此压电体产生的电荷 qd 被输入电容 Cd+Cc以及 Cf 全部储存起来。也就相当于 qd= q0+qf。在图1的电路图中，可以得出以下关系：

这里运算放大器的开环增益 A 远大于 1，因此可以近似为以下公式：

从上式可以看出，电荷放大器中输入电压 e 通常近似为 0，由

可以得出，因此传感器中产生的电荷为反馈电容 Cf 中储存的电荷。上述公式表示电荷放大器的转换率。由此得出，灵敏度不受输入电容（Cd+Cc）的影响，仅与反馈电容相关。

二、电压灵敏度

通过电压输出测量振动时，使用电压增幅器（以下称电压放大器）。此时的等价电路如图2。

图2. 电压放大的等效电路

图中 Rin 为电压增幅器的输入阻抗，Cd 为传感器本身的静态电容，Cc 为电缆电容，qd 表示传感器中产生的电荷。此传感器中产生的电荷 qd 通过电流 i 和输入阻抗 Rin 进行放电。此时电压放大器的输入电压 e 可以表示为下记公式：

如上述公式所示，电压灵敏度受电容负荷的影响，电缆变长灵敏度则下降。所以此方法不适合延长电缆进行测量。如果需要延长电缆线，将电压放大器作为电压跟随器（阻抗转换器），在其低输出阻抗一侧延长电缆即可。 此时 Cd-Rin 之间尽量缩短接线长度，以避免灵敏度下降以及噪声干扰等现象。

电压跟随器由于电压保持 e=e0 没有放大，输出电流被放大，因此从结果上看达到了电力放大的效果。因为输出阻抗很低（数 100Ω 以下），所以可以延长电缆，不必考虑摩擦效应带来的电缆噪声问题。可以将小型电压跟随器内置在传感器内部，就具备了上述优势。

三、串扰

一般压电型加速度传感器中有一个轴对于加速度灵敏度zui大，称其为主轴灵敏度。当然也有特殊类型的是 2 轴、3 轴型的，通常与固定基座面相对的近乎垂直方向有一个zui大灵敏度轴。由于在制作过程中会有误差，因此zui大灵敏度轴不是完全垂直于基座。

图4.1主轴 Sv 与横向灵敏度 Svt 的关系

如图4.1中，zui大灵敏度为 maxSv，其zui大灵敏度轴与主轴（Z 轴）有θ °的倾斜。此时主轴灵敏度 Sv 为：

另外，zui大横轴灵敏度 maxSvt 为：

通常串扰是通过主敏度 Sv 与zui大横轴灵敏度 maxSvt 之比的百分率来表示的。

另外，从zui大横轴灵敏度轴（X 轴）倾斜 φ 后，

压电型加速度传感器的串扰全部在 5%以下（通常 1~2%以下），因此对于一般的振动测量不会产生影响。主轴灵敏度 Sv 和横轴灵敏度 Svt 的指向性如图 4.2 和 4.3。

图4.2主轴灵敏度 Sv 的指向性

图4.3 横向灵敏度 Svt 的指向性

如果出现串扰问题，可以选择串扰小的加速度传感器，使传感器的zui小横轴灵敏度轴（图4.3 的 Y 轴）面向需要测量的振动体的zui大横轴振动方向，这样可以将串扰的影响降到zui低。

四、灵敏度的表示方法

在压电型加速度传感器中，与加速度 a0 成一次比例关系的参数是电压 V 和电荷 Q。因此表示灵敏度就有电压灵敏度和电荷灵敏度两种方法。

电压灵敏度用相当于加速度 1g（9.8m/s²）的输出电压 V，即用 V/g（实用单位：mV/g）表示。从下记公式可以得知，由于受连接电缆电容的影响，一般包含压电体（传感器本身）的电容和附带电缆的电容。

电荷灵敏度用相当于加速度 1g 的电荷 c（库伦），即 c/g（实用单位：pc/g）表示。从下记公式可以得知，电荷灵敏度不受电容负载的影响，因此连接任意长度的电缆灵敏度仍是一定值。

电压灵敏度 Sv 和电荷灵敏度 SQ之间的关系，可以用下记公式来表示。

当静态电容为 850pF 的加速度传感器上连接了 2m 的电缆（1m 相当于 75pF）时，压电灵敏度为 50mV/g。此时电荷灵敏度可以用以下公式表示。

另外，电荷灵敏度为 100pc/g 传感器本身的静态电容为 850pF 时，连接上 5m 电缆（1m 相当于 75pF）后，终端的电压灵敏度为：