扬州电荷放大器

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°

DFT2001型电荷放大器技术参数
2.1 输入特性
大输入电荷量±106 Pc
2.2 灵敏度：0.01-1000mV/Pc（源电容1nF时-40~+60dB）
2.3 传感器灵敏度调节：三位十进制按码开关传感器灵敏度调节1-999Pc/Unit⑴
2.4 准确度
0.1mV/Unit,1mV/Unit,10mV/Unit,100mV/Unit,1000mV/Unit五档，当输入电缆等效电容分别小于10nF,68nF,22nF,6.8nF,2.2nF时，1kHz基准条件⑵小于±1%，额定工作条件⑶小于±2%。
2.5 滤波器及频率响应
2.5.1 高通滤波器：下限频率0.3、1、3、10、30、100Hz六档。
允许偏差：0.3Hz,-3dB±1.5dB;1、3、10、30、100Hz
-3dB±1dB
衰减斜率：-6dB/cot
2.5.2 低通滤波器：上限频率0.3、1、3、10、30、100kHz六档。
允许偏差：-3dB±1dB
衰减斜率：-12dB/oct
2.6 输出特性
2.6.1 大输出幅度：±10Vp
2.6.2 大输出电流：±5mA
2.6.3 小负载电阻：100Ω
2.6.4 谐波失真度：在频率低于30kHz,电容性负载<47nF满幅输出时<1%
2.7 噪声：＜5mV（高增益档）
2.8 过载指示：输出峰值超过±10Vp（±0.5）时发光二极管亮，保持时间约2秒。
2.9 预热时间：约30分钟
2.10 电源：AC220V±10%
2.11 外形尺寸：7 0(W)×132.5(H) ×200(D)mm
2.12 重量：约2kg
注：（1）Unit单位：指与传感器灵敏度单位相对应的机械量单位、如重力
加速度单位g，加速度单位mSˉ²,力单位N等
（2）基准条件：a、20℃±2℃
b、相对湿度（45-75）%RH
c、AC220V±2%或DC±19-21V
d、负载电阻>10kΩ
（3）额定工作条件：a、0℃-50℃
b、相对湿度（20-90）%RH
c、供电电压AC110V~220V±10%
d、负载电阻>100Ω

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

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。

面板图。
1. 过载指示
指示仪器输出峰值是否超过5Vp
2. HPF及 A，V，D开关：
用于选择单位额定机械量及下限频率，它们分别是：加速度（mS-2），对应下限频率有“0.3，1Hz”；速度（mS-1），对应下限频率有“1，10Hz”；位移（mm），对应下限频率有“1，10Hz”。在测量时，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。
3. 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。
4. 小数点