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为您简述电压电荷放大器

编辑:北戴河实用电子技术研究所时间:2019-11-22

    一、 简述

    SD1432型电压电荷放大器是这种能够单通道组成含有正电荷及工作电压键入的非用电量检测仪器,它与压电加速度传感器和数据采集终端及电子计算机相互配合,能够构成理想化的振动和冲击检测系统,从而实现对车子、公路桥梁、铁路线、道路、地质学、桩基础、房屋建筑、四轴飞行器等振动和冲击的瞬时加速度、力等物理量的精确测量;还可以与具备工作电压输出的控制器相互配合,对声、光、电、溫度、工作压力、速度、偏移等几种物理量开展精确测量,该仪器设备功能完善,可信性高,主要用途十分普遍。

    

    

    SD1432型电荷放大器具有如下特点:

    1、可以二、四、六、八通道组合。

    2、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。 

    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。

仪器的元器件集成度高,性能稳定可靠。

    4、能配接多种多样控制器,对多种多样物理量开展精确测量。

    5、元器件处理速度高,特性平稳靠谱。


    二、 电压电荷放大器的基本原理

    1、 压电传感器基本原理

    依据压电效应的基本原理,电压传感器是这种能够把机械设备量转化成电荷量的高特性阻抗动能变换器。

    Q = Sq×A

    在其中:Q ——压电加速度传感器在瞬时速度A的功效下造成的正电荷(pC)

    Sq ——压电加速度传感器的正电荷敏感度(pC/Unit)

    A ——功效于压电加速度传感器上的瞬时速度Unit(m/s2或g)

    Ct ——压电加速度传感器的固有电容量

     从图2.1能够看得出輸出端反映的是工作电压Vo=Q/Ct=Sq×A/Ct 

     如用Sv =V/A代表电压敏感度(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正电荷敏感度与工作电压敏感度中间的变换关联。

    

    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 因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、 电荷放大器基本原理

    压电加速度传感器、电缆线、电荷放大器系统软件联接等效电路。


                      图中:Q为压电加速度传感器        Cf 为反馈电容

                         Ct为压电加速度传感器固有电容 Cc为电缆电容

                             虚线框内为电荷放大器原理图

    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

从图(2.2)可以看出整个系统的输出电压为:

Vo =-QK/(Ct+Cc+(1+K)Cf)

图中:Q为压电加速度传感器        Cf 为反馈电容

当K>>1时,上式可简化成

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。

    以上就是为您介绍的电压电荷放大器的内容了,如果您想了解更多专业知识,请拨打我们的热线电话!