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圧電加速度計は自己発電型であるため、電源は必要ありません。摩耗する可動部品は一切ないため、最終的に、その加速度比例出力を統合して、速度及び変位の比例信号を提供することができます。それらは極端な温度で動作することができますが、信号を調整するために低ノイズのケーブルとチャージアンプを必要とする高出力インピーダンスによって制約されます。
圧電素子型加速度計の心臓部は、スライスした圧電材料の積層構造であり、独特な圧電効果を示す、通常、人工的に分極させた強誘電性セラミックです。張力、圧縮、またはせん断のいずれかで機械的応力がかかる際、加えられた力に比例する電荷が極面全体に生成されます。
加速度計の設計
実際の加速度計の設計では、圧電素子のアセンブリが振動すると、振動加速度に比例する応力が圧電素子に印加されるよう配置されています。これは、力=質量x加速度という法則から見ることができます。
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加速度計センサー
完全なばね-質量（統合）システムの共振周波数よりも十分に低い周波数にわたり、質量の加速度はベースの加速度と同じになるので、それゆえ、出力信号の振幅はそのピックアップが対象とするベースの加速度と比例することになります。
2つの構成が一般的に使用されています。
質量が圧電素子上に圧縮力を発生させる「圧縮タイプ」及び質量が圧電素子にせん断力を発生させる「せん断タイプ」があります。
圧電素子型加速度計のタイプ
ほとんどのメーカーは初見で確認可能な広範囲の加速度計を提供していますが、おそらく機種が多すぎて選択は容易ではありません。
「汎用」タイプの小規模のグループは、ほとんどのニーズを満たします。これらは、上部または側面に取り付けられたコネクタで利用でき、感度は1〜10mVまたはpC / m / s2の範囲です。Brüel＆Kjær製のUni-Gain® タイプは、測定システムの較正を簡素化するために、感度が1または-2などの便利な「概数」に正規化されていることです。
CCLD型/DeltaTron®またはIEPE型加速度計
CCLD（定電流ラインドライブ）型加速度計またはIEPE（電子回路内蔵圧電素子）型加速度計は、プリアンプを内蔵した圧電素子型加速度計であり、電源ラインに電圧変調波形を重畳する形で出力信号を提供します。
Brüel＆Kjær製のIEPE型加速度計は、高い出力感度、高い信号対雑音比、及び広域幅を備えているため、汎用及び高周波振動測定の両方に適しています。
これらの加速度計は、標準の圧電素子型加速度計（一体型アンプ搭載なし）よりも高い出力感度を備えた高性能機器です。それらは、環境汚染に対して保護するために密封されており、高周波及び電磁放射に対する感受性が低く、外部定電流電源駆動による低インピーダンス出力を備えています。低インピーダンス出力により、加速度計に安価な同軸ケーブルを使用できます。
汎用範囲外の加速度計の多くは、特定のアプリケーションに特化した特性を持っています。例えば、高レベルもしくは高周波の測定を目的とした小型の加速度計、ならびに重量が約0.5から2グラムである繊細な構造物、パネルなどで使用するものなどです。
互いに直交する3方向での同時測定、高温、非常に低い振動レベル、高レベルの衝撃、比較によるその他の加速度計の較正、及び産業機械での恒久的な監視向けに最適化されたその他の特殊用途タイプ
加速度計の感度、質量及びダイナミックレンジ
感度は、通常、最初に考慮される特性です。理想的には、高出力レベルが好まれますが、高感度では通常、比較的大型の圧電アセンブリが必要なため、結果として、比較的大型で重いユニットが余儀なくするため、この点では妥協する必要があります。
最新のプリアンプはこれらの低レベル信号を入力できるように設計されているため、通常の状況では、感度は重大な問題ではありません。加速度計の質量は、計量の試験対象物で測定する際、重要になります。追加の質量は、測定点での振動レベル及び周波数を大幅に変更する可能性があります。
一般に、加速度計の質量は、それが取り付けられている振動部分の動的質量の10分の1未満でなければなりません。
異常に低いまたは高い加速度レベルを測定したい場合は、加速度計のダイナミックレンジが考慮されなければなりません。図面に示される下限は、通常、加速度計により直接決定されるのではなく、接続ケーブル及び増幅器回路からの電気ノイズにより決定されます。この制限は通常、汎用機器での1 m/s2の100分の1の低さとなります。
上限は、加速度計の構造強度により決定されます。一般的な汎用加速度計は、最大50,000〜100,000 m/s2の線形であり、機械的衝撃の範囲内に十分収まります。機械的衝撃の測定用に特別に設計された加速度計は、最大1,000 km/s2（100,000 g）まで線形である可能性があります。
加速度計の周波数範囲
機械システムでは、振動エネルギーの多くが10 Hz〜1,000 Hzの比較的狭い周波数範囲に含まれる傾向がありますが、広周波数にしばしば有意な振動要素が存在するため、測定はしばしば最大10 kHz程度まで実施されます。したがって、加速度計を選択するときは、加速度計の周波数範囲が対象の範囲をカバーできることを確認する必要があります。
加速度計が真の出力を提供する周波数範囲は、実際には低周波数側で2つの要因によって制限されます。1つ目は、それに続くアンプの低周波数カットオフです。制限は通常1Hzをはるかに下回るため、これは通常問題にはなりません。
2つ目は、加速度計が敏感に反応する周囲温度の変動の影響です。最新のせん断型加速度計では、この影響は最小限であり、通常の環境向けに1Hz未満までの測定を可能にしています。
上限は、加速度計自体の質量ばねシステムの共振周波数により決定されます。経験則として、上限周波数を加速度計の共振周波数の3分の1に設定すると、対象周波数成分の上限周波数で測定される振動の誤差が+12％未満となることは既知です。
質量が小さい小さな加速度計では、共振周波数は180kHzまで高くなる可能性がありますが、やや大きく、高出力の汎用加速度計では、20〜30kHzの共振周波数が一般的です。
加速度計の共振エラー
加速度計は通常、その共振により高周波端で感度が増加するため、その出力は、これらの高周波での測定点での振動を正確に表現することはできません。
振動信号を周波数解析する場合、高周波のピークは加速度計の共振によるものであることが容易に認識できるため、これは無視してください。けれども、加速度計の共振を含む全体的な広帯域の読み取りが実施される場合、同時に、測定される振動が共振周波数の周辺帯域にも成分を持つ場合、不正確な結果を生じることになります。
この問題は、可能な限り広い周波数範囲の加速度計を選択し、通常は振動計とプリアンプに含まれているローパスフィルターを使用して、加速度計の共振によって引き起こされる不要な信号を削除することで解決されます。
測定が低周波数に限定されている場合。電子機器の過負荷などの高周波振動や加速度計の共振効果は、メカニカルフィルターで削除することができます。それらは、加速度計と取り付け面の間に取り付けられた2つの取り付けディスクの間に接着された弾力性のある媒体（通常はゴム）で構成されています。これらは通常、周波数の上限を0.5kHzから5kHzの間に低下させることになります。
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