南京TB电荷放大器

安装
5.1 安装与使用环境应符合SJ2075-82《电子测量仪器环境要求及其试验方法》Ⅱ组条件（可参阅第3页）。
5.2 传感器输出信号的配接：若传感器输出为电荷信号，应接本仪器电荷输入端；若为电压信号则应接电压输入端。测量振动冲击时，可选用我公司压电式加速度传感器，测量压力时可使用我公司压电式压力传感器。这两个系列的传感器输出均为电荷信号，因而均应接至电荷输入端。对于各种传感器的特性与使用方法，请参看传感器的相应说明书。
5.3 电缆的连接：本仪器所附的输入电缆为STYV-1型低噪声电缆，输入电缆线两端均为L5插头，供连接传感器和仪器用。如需加长输入电缆，可定制或用我厂生产的不同长度的电缆线通过L5电缆接头进行加长，电缆加长后会引入一定的噪声，这些噪声有电缆的固有噪声，机械运动引起的噪声和从地回路感应的交流声，因此不仅要尽可能采用低噪声电缆，而且要把电缆固定好，并尽可能避免电缆靠近电力线，有线广播线等。此外输入和输出电缆会在一定程度上影响仪器的频率特性，使30kHz以上的信号有不同程度的衰减，因此测量中应尽可能避免过长的电缆。
5.4 输出显示记录仪器的选用：电荷放大器系二次仪表，尚需根据不同要求配用适当的三次仪表，以便对被测物理量进行测量、显示分析、记录。选用时一般可按下列原则：（a）测量周期性、非周期性或单次信号的峰值、有效值，应选用有峰值保持功能的真有效值电压表。对于正弦振动则可用普通电子交流毫伏表测得有效值再换算为峰值即可。（b）观察记录波形：对于重复频率较高的周期性振动冲击或动态力，可采用示波器或用数采等，频率低于数千赫的周期或非周期的振动，采用光线记录示波器、单次脉冲或瞬态力信号可用记忆示波器观察同步照相或用数采，瞬态数字记录仪记录后，反复重放。(c)频谱分析：可根据不同要求选用不同类型的频谱分析仪。
5.5 频率和相位
DFT2001的频率和相位性分别于图5.3和5.4。对于大多数测量，可置于幅度和相移误差忽略不计的频率范围内，但对于所选下限频率10倍和上限频率0.1倍的测量频率时，引入相位的非线性是不可避免的。
对于周期信号，放大器相位的非线性存在并不影响它的有效值测量，但会影响峰值测量精度，因为当信号既含高频成份，也包含低频成份时，相位的非线性破坏了信号的波形。因此，对于复杂信号如冲击信号，宜将放大器的下限置于0.3Hz上限置于100kHz。
5.6 关于接地：为防止交变干扰，测量系统的接地问题十分重视，一般应使交流只有一个接地点，以避免形成地回路，否则可能使仪器输出端出现很大的噪声（交流声）。可根据具体情况实地试验，仔细选择噪声小的接地方案。

使用和维护
6.1 使用
6.1.1 面板说明
6.1.1.1 “Overload” 过载指示
指示仪器输出峰值是否超过10V；
6.1.1.2 “Hpf”下限频率
正确选用下限频率（高通滤波器），可抑制低频干扰信号，提高信噪比。下限频率应置于被测信号中低频率的0.1倍以下，测量时应注意传感器的热释电效应，配接一般压电加速度传感器时，下限频率不宜太低，若要测量低频振动时，宜选用石英传感器等温度效应小的传感器，这在低机械量中尤为重要。
6.1.1.3 “PE”电荷输入
接传感器输出的电荷信号。切不可从电荷输入端接入电压信号。
6.1.1.4 “Sensitivity、 Transducer Sensitivity”传感器灵敏度调节
供调节与之配接传感器灵敏度用。
6.1.1.5 传感器灵敏度小数点灯、传感器灵敏度范围、实际输出“ mV/Unit”、输出“ mV/Unit”之间关系见表6.1

电荷放大器原理--结构
电荷放大器主要由电荷变换级、低通滤波器、高通滤波器、末级功放和电源这几大部分构成，其各部分所完成的功能如下:
电荷变换级，电荷放大器的部分，其输入的是高阻抗低噪声信号，运用的是低漂移宽带精密运算放大器。其反馈电容Cf1具有101pF、102pF、103pF、104pF四个档位，反馈到输入端后的有效电容可通过公式C =(1+K)Cf1计算得出(其中，K为开环增益，常取106倍)。
低通滤波器，电荷放大器的第二部分，一般情况下使用的是二阶巴特沃斯有源滤波器，其具有通带平坦、结构简单、操作方便等特点，且对高频干扰信号的消除具有较高的可靠性。
高通滤波器，电荷放大器的第三部分，一般情况下使用的是二阶无源高通滤波器，可对低频干扰信号进行有效的滤除。
末级功放，电荷放大器的第四部分，主要用于完成对有用信号的放大。
电源，不是电荷放大器串联流程中的一部分，但却是其工作所不可缺失的，主要用于为电荷放大器提供能量。其将220V电压经降压、整流、滤波、稳压等几个环节后得到电荷放大器工作所需的15V电压。

1.多数传感器的感应部分能将机械量转变成微弱的电荷量Q，而且输出阻抗Ra。而通过适配电荷放大器就将此微弱电荷变换成与其成正比的电压，并将高输出阻抗变为低输出阻抗。Ca 配接传感器自身电容一般为数千pF，1/2 RaCa决定传感器低频下限。
Cc 传感器输出低噪声电缆电容。一般采用的导线值为100-300pF/米。
Ci 运算放大器A1输入电容典型值3pF 。
2.电荷变换级A1，采用高输入阻抗、低噪声、低漂移宽带精密运算放大器。反馈电容Cf1有101pF、102pF、103pF、104pF四档。根据米勒定理，反馈电容折合到输入端的有效电容量是C =(1+K)Cf1。其中K为A1开环增益典型值为120dB，即106倍。Cf1取100pF小时C约为108pF。假设传感器输入低噪声电缆长度为1000米，则Cc为95000pF。假设传感器Ca为5000pF，则CaCcCiC并联后CaCcCi总电容约为105pF，三者总电容与C相比105pF/108pF = 1/1000。换句话说5000pF自身电容的传感器输出电缆1000米，折合到反馈电容也只影响Cf1 0.1%的精度，而电荷变换级的输出电压为传感器输出电荷Q / 反馈电容Cf1，因此也只影响输出电压0.1%的精度。
电荷变换级的输出电压为Q / Cf1，所以当反馈电容分别为101pF、102pF103pF、104pF时,其输出分别为10mV/pC、1mV/pC。0.1mV/pC。0.01mV/pC。
3.低通滤波器
以A3为核心组成二阶巴特沃斯有源滤波器，元件少，调节方便，通带平坦，可有效地消除高频干扰信号对有用信号的影响。
4.高通滤波器
二阶无源高通滤波器可有效地抑制低频干扰信号对有用信号的影响。
5.末级功放
以A4为核心组成增益，输出短路保护精度高。
6.程控和面板控制参数
为了实现对灵敏度、滤波常数的调整，我们设计了利用USB接口的计算机程控系统，可以通过计算机对相应参数进行调整，同时面板也可以进行显示和调整。
7.过荷级
以A9为核心当输出电压大于10Vp时,前面板红色发光二级管LED闪亮。此时信号发生削顶失真，应降低增益或查找故障。
8.电源
仪器的工作电压为15V。它由AC220V 50Hz经变压器降压整流滤波，再经可调集成稳压电源稳压后得到。

DFT2002双积分型电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的多功能宽带电荷放大器，可配接压电式传感器测量由机械振动产生的加速度、速度及位移信号，也可测量冲击加速度、动态压力等。广泛应用于水利、动力、采矿、交通、建筑、航空、航天、兵器、化爆等部门。由于精度高，因而也适合加速度计的校准。
本仪器装有三组十进制的电阻网络，用于对传感器灵敏度适调，使被测机械量与输出电压形成归一化输出，以便测试系统的读数和校正。
本机装有有源积分网络，能把振动加速度信号转变为速度、位移信号。内设高低通滤波器，可有效抑制和滤除不需要的频率份量。

DFT2002双积分型电荷放大器特点
2.1 输入特性
2.1.1 大输入电荷量：±105pC。
2.2 输出
传感器电容1nF时，1~1000mV/Unit（1）。
传感器灵敏度调节：三位数字转盘调节传感器电荷灵敏度1~999pC/mS-2。
2.3 精度误差：
加速度：固有误差≤±1%
工作误差≤±2%
速 度：固有误差≤±3%
工作误差≤±5%
位 移： 固有误差≤±3%
工作误差≤±5%