北戴河实用电子技术研究所

0335-4044849

bdhsy@vip.163.com

公司产品
北戴河实用电子技术研究所
联系人:王黎丽(销售负责人)
手   机:13933523195
联系人:刘少田(传感器技术负责人)
手   机:13292366323
联系人:刘金民(仪器技术负责人)
手   机:13643364322
座   机:0335-4044849;4030333
邮   箱:bdhsy@vip.163.com
地   址:秦皇岛市北戴河区大薄荷寨北街西新房139号
行业知识
首页 > 行业知识 > 内容

电压电荷放大器的使用说明

编辑:北戴河实用电子技术研究所时间:2019-10-29

    下面为大家介绍的是电压电荷放大器的使用说明,希望经过我们的介绍使您对我们的产品更加了解。

    SD系列电荷放大器,精度高、噪声低;电荷放大器与压电加速度传感器配接,可测量振动和冲击的加速度值;双积分电荷放大器与压电加速度传感器配接,可测量振动的加速度、速度、位移值,准静态电荷放大器与压电力传感器配接,可测量准静态力和动态力;SD系列电荷放大器的归一化拨盘开关采用了先进的电子数字技术,使仪器的精度、长期的稳定性和可靠性,优于目前使用的多数同类电荷放大器

SD系列加速度电荷放大器是一种可以多通道组合的非电量测量仪器,它与压电加速度传感器和数据采集器及计算机配合,可以组成理想的振动和冲击测量系统,从而实现对车辆、桥梁、铁路、公路、地质、桩基、建筑物、飞行器等振动和冲击的加速度物理量的测量。基本技术性能与丹麦B&K公司的2626型电荷放大器相似。

1、仪器具有三位数字拨码开关,在使用不同灵敏度的传感器时可使仪器的输出归一化,便于测试读数。

2、在电荷量的测试中,可使用数百米长电缆,而被测信号无明显衰减。

3、仪器的元器件集成度高,性能稳定可靠。

电荷放大器的原理是将压电加速度传感器所产生的电荷量变成模拟的电压量,而与压电加速度传感器的固有电容等因素无关。其物理意义为:电荷放大器 具有很大的输入电容,所以传感器的固有电容Ct和输入连接电缆电容Co的作用被电荷放大器很的大输入电容所湮没。

    下面介绍一下SD1434/SD1435型电荷放大器的使用说明。

    SD1434/35型电荷放大器是一种可以多通道组合带有双积分功能的非电量测量仪器,它与压电加速度传感器和数据采集器及计算机配合,可以组成理想的振动和冲击测量系统,从而实现对车辆、桥梁、铁路、公路、地质、桩基、建筑物、飞行器等振动和冲击的加速度、速度、位移等物理量的测量。功能齐全,可靠性高用途非常广泛。基本技术性能与丹麦B&K公司的2635型电荷放大器相似。

    SD1434/35型电荷放大器具有如下特点:

1、每一通道都有双积分功能,可以二至八通道组合,体积小。

2、仪器具有三位数字拨码开关(SD1435型电荷放大器是三个波段开关),在使用不同灵敏度的传感器时可使仪器的输出归一化,便于测试读数。

3、在电荷量的测试中,可使用数百米长电缆,而被测信号无明显衰减。

4、该仪表元器件集成度高,性能稳定可靠。

5、仪器设有积分电路,可测量振动和冲击状态下的加速度、速度、位移。

二、原理

1、压电传感器原理

根据压电效应的原理,压电传感器是一种可以把机械量(作用于压电传感器的加速度或压力)转换成电荷量的高阻抗能量变换器。

Q = Sq·A

其中:Q ——压电加速度传感器在加速度A的作用下产生的电荷(pC)

Sq ——压电加速度传感器的电荷灵敏度(pC/Unit)

A ——作用于压电加速度传感器上的加速度Unit(m/s2或g)

Ct ——压电加速度传感器的固有电容

        可以看出输出端反映的是电压Vo=Q/Ct=Sq·A/Ct

  如用Sv=V/A,代表电压灵敏度(单位V/Unit)则有:

Vo=Q/Ct=Sq·A/Ct

Sq=Sv·Ct  ………………(2.1)

Sv=Sq/Ct  …………… (2.2)

    式(2.1)和(2.2)为压电加速度传感器的电荷灵敏度与电压灵敏度之间的转换关系。

从传感器的等效电路的分析看出,对与传感器连接的电荷放大器有如下要求:

①为压电加速度传感器可以看成具有高内阻的信号源(一般内阻为1010Ω),这就要求电荷放大器具有相当高的输入阻抗。

②要求电荷放大器的输出电压不受压电加速度传感器自身电容和电缆电容的影响。

2、电荷放大器原理

    电荷放大器是一种具有电容负反馈的高增益运算放大器,它的输出电压正比于压电加速度传感器两端所产生的电荷,是对电荷变化量敏感的放大器。

根据密勒效应,反馈电容折合到输入端的有效电容量是:

C = (1+K)Cf 

其中 K为运放的开环增益,Cf为反馈电容

当K>>1时,可以看出整个系统的输出电压为:

Vo =-Q/Cf………………..(2.3)

从式2.3可明显看出,电荷放大器输出电压仅由压电加速度传感器两端所产生的电荷和反馈电容决定,而与压电加速度传感器的固有电容等因素无关。其物理意义为:电荷放大器 具有很大的输入电容,所以传感器的固有电容Ct和输入连接电缆电容Co的作用被电荷放大器的很大输入电容所湮没。

3、线路说明

整个电路主要由电荷变换、低通滤波、适调放大、输出放大、过荷、电源等组成。

①、电荷变换:

由高输入阻抗放大器和反馈电容、电阻等组成。

②、低通滤波器:

由高阻抗放大器组成二阶巴特沃斯滤波器,具有平坦的频率特性,可有效的消除高频干扰信号对有效信号的影响。旋钮指示值为下降-3dB频率点。线性档大于100KHz。

③、适调放大

由适调开关和适调放大器组成。该级的作用是在使用不同灵敏度的压电加速度传感器时,使放大器输出归一化。

④、输出放大:

由运算放大电路组成,可实现信号放大功能。

⑤、过荷电路:

仪器的输出超过±10V(峰值)时过荷灯亮。过荷灯亮时表示仪器过荷,此时应当减少输入信号或降低放大倍数。

⑥、积分电路:

仪器内由运算放大器组成两个独立的积分电路,通过转换开关可实现加速度、速度、位移的测量。

三、使用说明

㈠、面板说明

1、拨码开关(即传感器灵敏度pC/(m/s2)):

三位拨码开关是按从左到右的顺序,依次由高向低设置的十进制电荷灵敏度指示,三位拨码开关从左到右显示数值分别为1~10、0~9、0~9,三位拨码开关的数字通过配合可以适应的电荷灵敏度变化范围为10pC/(m/s2)~110pC/(m/s2)。

2、工作指示灯

工作指示灯为一绿色指示灯,当其亮时表示电源已经接通,可以进行正常工作。    

3、过荷指示灯

过荷指示灯为一红色指示灯,当其亮时表示仪器的输入信号已经过荷,应该减少输入信号或降低放

大倍数。

4、低通滤波器旋钮

低通滤波器旋钮是一个二阶有源低通滤波器,旋钮上方所标明的数值为下降3dB时的转角频率点。误差为±1dB。

5、功能转换旋钮

对加速度A、速度V、位移D,这三项功能进行转换与选择。

6、“输出mV/(m/s2)”旋钮

作为仪器的增益调节旋钮,最多可放大100倍,共分五档,即10(0dB)、31.6(10dB)、100(20dB)、316(30dB)、1000(40dB),括号内为相当于dB值,对应各档位的每个m/s2的输出为10、31.6、100、316、1000 mV。也可以作为加速度A、速度V、位移D的归一化输出值。

7、输入插座

面板下端标有“输入”字样的为输入插座,是与传感器电缆线插头联接的端口。

㈡、使用说明

1、仪器在开通电源之前,应先联接好输入线、输出线,注意输出端不能短路。

2、将低通滤波器旋钮置于所需要的档位以滤掉不需要的信号。通常二阶有源低通滤波器档位放在被测信号最高频率分量的3~5倍处。

3、按照所使用传感器的灵敏度数值,设置好传感器灵敏度拨码开关上的数字。

并将“输出mV/(m/s2)旋钮”的档位放置在合适的档位上,将“功能选择”旋钮置于所需要测量的物理量的大量程位置上。

例如:所使用的传感器的灵敏度数值为25.8 pC/(m/s2),将传感器灵敏度拨码开关上的数字设置成2-5-8,首先,应将“功能选择”旋钮置于所需要测量的物理量位置上。其次,将“输出mV/(m/s2)”旋钮的档位放置在“31.6”,这时仪器的输出在该档时为31.6mV/(m/s2),即每输出31.6 mV为1个m/s2

振动量值的计算方法:

振动量值等于仪器的输出电压值除以“输出mV/(m/s2)”旋钮的档位指示值,再乘以“功能选择”旋钮右侧的指示值。

若“输出mV/(m/s2)”旋钮位于其他区段上时,计算方法一样,依次类推。

仪器的输出量是一个随振动加速度变化的电压值,这个输出电压已被归一化。

4、根据被测信号的大小适当选择“输出mV/(m/s2)”旋钮的档位。即在某区段上根据被测信号的大小来选择适当的位置。

6、开启电源开关(电源开关在仪器通道的后面板上),预热5~10分钟就可以进入正常测试。

四、技术指标

1、通道数:6通道  SD1434;6通道  SD1435

2、最大输入电荷量:105pC

3、最大输出电压:±10V(峰值)

4、满量程时误差:加速度≤2%;速度≤3%;位移≤5%

5、谐波失真:≤±1%

6、频率范围:加速度:0dB、20dB时,0.3Hz~100kHz(-3dB±1dB)

                 40dB时,0.8Hz~100kHz(-3dB±1dB)

             速度:5Hz~2kHz

             位移:5Hz~200Hz

7、低通滤波器:转角频率为30Hz、100Hz、300Hz、1kHz、线性(100kHz);(倍频程衰减12 dB)(-3dB±1dB)

8、增益:0dB、10dB、20dB、30dB、40dB

9、噪声:≤2mV

10、电源:交流 220V±10%,50Hz

11、使用环境:工作温度 0~40℃;相对湿度≤80%

12、外型尺寸:6通道  SD1434/35  330×150×310(mm3


五、加速度、速度、位移、幅频曲线图

从加速度、速度、位移三种量的幅频关系曲线上,可看到加速度在通频带范围内幅度为同一量值,而速度和位移的幅度从其低频下限开始随着频率的增长而分别按1/ω和1/ω2规律衰减,也就是分别按20dB/10倍频和40dB/10倍频的规律下降。


    以上就是对电压电荷放大器的介绍了,如果您也对我们的产品感兴趣,或是有哪些意见或是建议,请拨打我们的热线电话详细了解!