杭州可靠电荷放大器

DFT2001型电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的低噪单通道电荷放大器，与压电型加速度计和其它压电型传感器配接，可测量振动、冲击、动态力等机械量，广泛应用于机械、动力、采矿、交通、建筑、水利、航空、航天、兵器、化爆等部门。由于精度高，因而也适用于加速度计校准。
DFT2001型电荷放大器具有如下特点、：
.低噪声小于5μV
.三位十进制传感器灵敏度调节，配不同灵敏度传感器均可得到归一输出
.宽范围可调高、低通滤波器和过载指示装置
.多台之间的相位误差小于3°

工作原理
DFT2001电荷放大器由电荷放大级，前级放大器归一化电压放大级，高、低通滤波器，输出放大级，过载指示和稳压电源五部分组成。各部分工作原理简述如下：
3.1 电荷放大级
电荷放大级由一个带电容反馈的高输入阻抗高增益的运算放大器所组成，连同压电传感器与输入电缆，其等效电路如图3.1。
其输出电压：
Vo= -QA/Ct+Co+Cf(1+A)
式中：Q——传感器产生的电荷
Ct——传感器电容
Co——输入电缆电容
Cf——反馈电容
-A——运算放大器开环增益（负号指输入与输出反相），由于A很大，也因此一般情况下：
| Ct+ Co|<<| Cf（1+ A）|这样
Vo≈- QA/ Cf（1+ A）≈-Q/ Cf (A>>1)
由上式可知，若反馈电容Cf不变，则输出电压Vo与输入电荷Q成正比，基本上与输入电缆电容无关，因此电荷放大器可使用很长的输入电缆而对测量精度影响甚小。

高低通滤波器
本仪器高通滤波器为紧接在电荷放大级输出端的单级RC滤波器，其每倍频程衰减6 dB
利用改变R，来得到6档不同的下限频率。但在0.3 Hz一档时，实际高通滤波器的频率约为0.08 Hz，而仪器的低下频率由电荷放大级确定。
低通滤波器为两级RC有源滤波（图3.2），从高通滤波器输出的信号经二节RC低通滤波后送至运算放大器同相端并将输出信号正反馈至输入端以补偿通带内的不平坦度，若R1=R2，则当C1=2C2时，其幅频特性好。该滤波器衰减率为每倍频程约12 dB，同时改变R1和R2，以获得6档不同的上限频率。

结构特征
本仪器为框架结构，可作单机作用，也可用内插或外插方式组合成多通道电荷放大器。机内主要元器件分装于两块印制电路板上，调试维修理均很方便。为在+40℃90%RH环境下正常工作，高绝缘处均用四氟塑料作绝缘材料，同时进行相应涂复。

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。