ICP®是一个用内置微电子放大器***识别PCB压电传感器的术语。(ICP®是PCB Group，Inc。的注册商标)由恒流信号调理器供电，结果是易于操作，低阻抗的双线系统，如图5所示。
图5：典型的ICP®传感器系统
除了易于使用和操作简单之外，ICP®传感器还具有许多优于传统电荷输出传感器的优势，包括：
1)固定电压灵敏度，与电缆长度或电容无关。
2.)低输出阻抗(<100欧姆)允许信号通过长电缆传输通过恶劣环境，几乎不会损失信号质量。
3.)双线系统可容纳标准低成本同轴电缆或其他两根导线电缆。
4.)高质量，电压输出兼容标准读数，记录或采集仪器。
5.)通过监测传感器输出偏置电压来实现本征传感器自检功能。
6.)每通道成本低，因为传感器仅需要低成本的恒定电流信号调节器。
7.)减少系统维护。
8.)读出和数据采集仪器的方向操作，其中包含用于PCB的ICP®传感器的电源。
图6示意性地显示了典型石英和陶瓷ICP®传感器的电气基础。这些传感器由基本的压电转换机构(其输出与力，压力加速度或应变成比例，取决于传感器类型)组成，并与高度可靠的集成电路相连。
图6：基本石英和陶瓷ICP®传感器
ICP®传感器通常使用两种类型的集成电路：电压放大器和电荷放大器。低电容石英传感元件具有非常高的电压输出(根据V = q / C)，通常与MOSFET电压放大器一起使用。具有非常高的电荷输出的陶瓷传感元件通常耦合到电荷放大器。
***先将解释ICP®石英传感技术背后的理论。当作用在压电传感元件上的被测物产生一定量的电荷时，该过程开始，称为Δq。该电荷收集在晶体电容C中，并根据静电定律形成电压：ΔV=Δq/ C. 由于石英具有非常低的电容，因此产生高压输出，适用于电压放大器。然后放大器的增益决定了传感器的灵敏度。
该ΔV瞬间出现在电压放大器的输出端，增加到大约+10 VDC的偏置电平。该偏置电平是恒定的，并且由放大器本身的电特性产生。(通常，在分析任何数据之前，通过外部信号调理器消除偏置电平。这个概念将在后面详细解释。)此外，传感器输出端的阻抗电平小于100欧姆。这样可以轻松地将长电缆穿过恶劣的环境，几乎不会损失信号质量。
利用陶瓷传感元件的ICP®传感器通常以不同的方式操作。陶瓷ICP®传感器不使用晶体产生的电压，而是使用电荷放大器。在这种情况下，陶瓷晶体的高电荷输出是所希望的特性。
传感器的电气特性类似于先前在充电模式系统中描述的那些，其中电压输出仅仅是由晶体产生的电荷除以反馈电容器的值。(放大器的增益(mV / pC)***终决定了传感器的***终灵敏度)。在这种情况下，许多限制已被消除。也就是说，所有高阻抗电路都在坚固的密封外壳内受到保护。消除了对污染和低噪声布线的担忧或问题。
下面提供了集成电路电压和电荷放大器的快速比较：
请注意，图6中的模式还包含一个额外的电阻。在这两种情况下，电阻器用于设置RC(电阻器 - 电容器)电路的放电时间常数。这将在标题为“换能器放电时间常数”的部分中进一步说明。
串联充电和电压放大器
某些应用(例如高温测试)可能需要从传感器中移除集成电路。因此，可提供各种在线电荷放大器和在线电压放大器。操作与ICP®传感器的操作相同，只是将传感器连接到放大器的电缆带有高阻抗信号。必须采取特殊预防措施，如前面在充电和电压模式部分中讨论的那些，以确保可靠和可重复的数据。
为ICP®系统供电
典型的传感系统包括石英ICP传感器，普通双芯电缆和基本恒流信号调理器，如图7所示。所有ICP®传感器都需要恒流电源才能正常工作。可以清楚地看到双线操作的简单性和原理。
图7：典型的传感系统
信号调理器包括一个良好调节的18至30 VDC电源(电池或线路供电)，一个电流调节二极管(或等效的恒流电路)，以及一个用于去耦(消除偏置电压)信号的电容器。电压表(VM)监控传感器偏置电压(通常为8至14 VDC)，可用于检查传感器操作和检测开路或短路电缆和连接。
出于若干原因，使用电流调节二极管代替电阻器。二极管的非常高的动态电阻产生源极跟随器增益，该增益非常接近于单位并且与输入电压无关。此外，可以改变二极管以提供更高的电流以驱动长电缆长度。如图8所示，恒流二极管用于所有PCB电池供电的信号调节器。(电路中二极管的正确方向对于正常工作至关重要。)除特殊型号外，标准ICP®传感器至少需要2 mA才能正常工作。
图8：恒流二极管
目前的技术将这种二极管类型限制在4 mA***大额定值; 但是，可以并联多个二极管以获得更高的电流水平。所有PCB线路供电的信号调理器都使用更高容量(高达20 mA)的恒流电路代替二极管，但操作原理是相同的。
数据信号的去耦发生在信号调节器的输出级。10至30μF电容将信号电平移位，从根本上消除传感器偏置电压。结果是无漂移的AC操作模式。可选的直流耦合模型通过使用直流电压电平转换器消除了偏置电压。
激励电压对ICP®传感器动态范围的影响
所有标准ICP®传感器和放大器的额定激励电压通常在18至30伏的范围内。该范围的影响如图9所示。
图9：典型电压模式系统
为了解释该图表，将假设以下值：
V B =传感器偏置电压= 10 VDC
V S1 =电源电压1 = 24 VDC
V E1 =激励电压1 = V S1 -1 = 23 VDC
V S2 =电源电压2 = 18 VDC
V E2 =激励电压2 = V S2 -1 = 17 VDC
***大传感器放大器范围=±10伏
请注意，必须保持限流二极管(或等效电路)上的大约1伏的压降，以实现正确的电流调节。这很重要，因为串联的两个12 VDC电池的供电电压为24 VDC，但只有23 VDC可用的传感器激励电平。
实线曲线表示典型ICP®传感器内部电子元件的输入，而阴影曲线表示两种不同电源电压的输出信号。
在负方向上，电压摆动通常受到2VDC下限的限制。低于此水平，输出变为非线性(图上的非线性部分1)。负方向的输出范围可通过下式计算：
负范围= V B -2(公式4)
这表明负电压摆动仅受传感器偏置电压的影响。对于这种情况，负电压范围是8伏。
在正方向上，电压摆动受激励电压的限制。正方向的输出范围可通过以下公式计算：
正范围=(V s - 1) - V B = V E - V B(公式5)
对于18 VDC的电源电压，这会产生动态输出范围7伏的正方向。超过此点的输入电压仅导致如图所示的限幅波形。
对于24 VDC的电源电压，正方向的理论输出范围为13伏。然而，ICP®传感器中的微电子很少能够在此水平上提供准确的结果。(本例中假设的***大电压摆幅为10伏。)大多数指定为±3，±5或±10伏。高于指定的水平，放大器是非线性的(图上的非线性部分2)。对于此示例，24 VDC电源电压将可用传感器输出范围扩展到+ 10 / -8伏。