ICP®是一個用內置微電子放大器***識別PCB壓電傳感器的術語。(ICP®是PCB Group，Inc。的注冊商標)由恒流信號調理器供電，結果是易于操作，低阻抗的雙線系統，如圖5所示。
圖5：典型的ICP®傳感器系統
除了易于使用和操作簡單之外，ICP®傳感器還具有許多優于傳統電荷輸出傳感器的優勢，包括：
1)固定電壓靈敏度，與電纜長度或電容無關。
2.)低輸出阻抗(<100歐姆)允許信號通過長電纜傳輸通過惡劣環境，幾乎不會損失信號質量。
3.)雙線系統可容納標準低成本同軸電纜或其他兩根導線電纜。
4.)高質量，電壓輸出兼容標準讀數，記錄或采集儀器。
5.)通過監測傳感器輸出偏置電壓來實現本征傳感器自檢功能。
6.)每通道成本低，因為傳感器僅需要低成本的恒定電流信號調節器。
7.)減少系統維護。
8.)讀出和數據采集儀器的方向操作，其中包含用于PCB的ICP®傳感器的電源。
圖6示意性地顯示了典型石英和陶瓷ICP®傳感器的電氣基礎。這些傳感器由基本的壓電轉換機構(其輸出與力，壓力加速度或應變成比例，取決于傳感器類型)組成，并與高度可靠的集成電路相連。
圖6：基本石英和陶瓷ICP®傳感器
ICP®傳感器通常使用兩種類型的集成電路：電壓放大器和電荷放大器。低電容石英傳感元件具有非常高的電壓輸出(根據V = q / C)，通常與MOSFET電壓放大器一起使用。具有非常高的電荷輸出的陶瓷傳感元件通常耦合到電荷放大器。
***先將解釋ICP®石英傳感技術背后的理論。當作用在壓電傳感元件上的被測物產生一定量的電荷時，該過程開始，稱為Δq。該電荷收集在晶體電容C中，并根據靜電定律形成電壓：ΔV=Δq/ C. 由于石英具有非常低的電容，因此產生高壓輸出，適用于電壓放大器。然后放大器的增益決定了傳感器的靈敏度。
該ΔV瞬間出現在電壓放大器的輸出端，增加到大約+10 VDC的偏置電平。該偏置電平是恒定的，并且由放大器本身的電特性產生。(通常，在分析任何數據之前，通過外部信號調理器消除偏置電平。這個概念將在后面詳細解釋。)此外，傳感器輸出端的阻抗電平小于100歐姆。這樣可以輕松地將長電纜穿過惡劣的環境，幾乎不會損失信號質量。
利用陶瓷傳感元件的ICP®傳感器通常以不同的方式操作。陶瓷ICP®傳感器不使用晶體產生的電壓，而是使用電荷放大器。在這種情況下，陶瓷晶體的高電荷輸出是所希望的特性。
傳感器的電氣特性類似于先前在充電模式系統中描述的那些，其中電壓輸出僅僅是由晶體產生的電荷除以反饋電容器的值。(放大器的增益(mV / pC)***終決定了傳感器的***終靈敏度)。在這種情況下，許多限制已被消除。也就是說，所有高阻抗電路都在堅固的密封外殼內受到保護。消除了對污染和低噪聲布線的擔憂或問題。
下面提供了集成電路電壓和電荷放大器的快速比較：
請注意，圖6中的模式還包含一個額外的電阻。在這兩種情況下，電阻器用于設置RC(電阻器 - 電容器)電路的放電時間常數。這將在標題為“換能器放電時間常數”的部分中進一步說明。
串聯充電和電壓放大器
某些應用(例如高溫測試)可能需要從傳感器中移除集成電路。因此，可提供各種在線電荷放大器和在線電壓放大器。操作與ICP®傳感器的操作相同，只是將傳感器連接到放大器的電纜帶有高阻抗信號。必須采取特殊預防措施，如前面在充電和電壓模式部分中討論的那些，以確保可靠和可重復的數據。
為ICP®系統供電
典型的傳感系統包括石英ICP傳感器，普通雙芯電纜和基本恒流信號調理器，如圖7所示。所有ICP®傳感器都需要恒流電源才能正常工作。可以清楚地看到雙線操作的簡單性和原理。
圖7：典型的傳感系統
信號調理器包括一個良好調節的18至30 VDC電源(電池或線路供電)，一個電流調節二極管(或等效的恒流電路)，以及一個用于去耦(消除偏置電壓)信號的電容器。電壓表(VM)監控傳感器偏置電壓(通常為8至14 VDC)，可用于檢查傳感器操作和檢測開路或短路電纜和連接。
出于若干原因，使用電流調節二極管代替電阻器。二極管的非常高的動態電阻產生源極跟隨器增益，該增益非常接近于單位并且與輸入電壓無關。此外，可以改變二極管以提供更高的電流以驅動長電纜長度。如圖8所示，恒流二極管用于所有PCB電池供電的信號調節器。(電路中二極管的正確方向對于正常工作至關重要。)除特殊型號外，標準ICP®傳感器至少需要2 mA才能正常工作。
圖8：恒流二極管
目前的技術將這種二極管類型限制在4 mA***大額定值; 但是，可以并聯多個二極管以獲得更高的電流水平。所有PCB線路供電的信號調理器都使用更高容量(高達20 mA)的恒流電路代替二極管，但操作原理是相同的。
數據信號的去耦發生在信號調節器的輸出級。10至30μF電容將信號電平移位，從根本上消除傳感器偏置電壓。結果是無漂移的AC操作模式。可選的直流耦合模型通過使用直流電壓電平轉換器消除了偏置電壓。
激勵電壓對ICP®傳感器動態范圍的影響
所有標準ICP®傳感器和放大器的額定激勵電壓通常在18至30伏的范圍內。該范圍的影響如圖9所示。
圖9：典型電壓模式系統
為了解釋該圖表，將假設以下值：
V B =傳感器偏置電壓= 10 VDC
V S1 =電源電壓1 = 24 VDC
V E1 =激勵電壓1 = V S1 -1 = 23 VDC
V S2 =電源電壓2 = 18 VDC
V E2 =激勵電壓2 = V S2 -1 = 17 VDC
***大傳感器放大器范圍=±10伏
請注意，必須保持限流二極管(或等效電路)上的大約1伏的壓降，以實現正確的電流調節。這很重要，因為串聯的兩個12 VDC電池的供電電壓為24 VDC，但只有23 VDC可用的傳感器激勵電平。
實線曲線表示典型ICP®傳感器內部電子元件的輸入，而陰影曲線表示兩種不同電源電壓的輸出信號。
在負方向上，電壓擺動通常受到2VDC下限的限制。低于此水平，輸出變為非線性(圖上的非線性部分1)。負方向的輸出范圍可通過下式計算：
負范圍= V B -2(公式4)
這表明負電壓擺動僅受傳感器偏置電壓的影響。對于這種情況，負電壓范圍是8伏。
在正方向上，電壓擺動受激勵電壓的限制。正方向的輸出范圍可通過以下公式計算：
正范圍=(V s - 1) - V B = V E - V B(公式5)
對于18 VDC的電源電壓，這會產生動態輸出范圍7伏的正方向。超過此點的輸入電壓僅導致如圖所示的限幅波形。
對于24 VDC的電源電壓，正方向的理論輸出范圍為13伏。然而，ICP®傳感器中的微電子很少能夠在此水平上提供準確的結果。(本例中假設的***大電壓擺幅為10伏。)大多數指定為±3，±5或±10伏。高于指定的水平，放大器是非線性的(圖上的非線性部分2)。對于此示例，24 VDC電源電壓將可用傳感器輸出范圍擴展到+ 10 / -8伏。