扬州TB电荷放大器品质优良,单通道电荷放大器

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扬州TB电荷放大器品质优良,单通道电荷放大器

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

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。

测量顺序
6.1.2.1 接入交流220V，打开电源开关预热约10分钟。
6.1.2.2 将输出与适当的指示记录仪器—电压表、示波器、记录器、频率分析仪等接好。
6.1.2.3 传感器装到被测物体上，将低噪声电缆线和传感器接好，先用金属导体短接L5插头与芯以释放累积电荷，然后再接至仪器输入插座。
6.1.2.4 将传感器灵敏度旋至所接传感器灵敏度位置。
6.1.2.5 选择适当的《输出mV/Unit》档，若无法确定时，应先置于灵敏度较低的位置。
6.1.2.6 选择合理的上下限频率
6.1.2.7 进行测量
6.1.2.8 结束后关掉电源
6.1.3 应用举例
6.1.3.1 标定加速度计灵敏度
按图6.1 连接测量系统
标准加速度计和被测加速度计固定在电磁振动台的同一点上，用低噪声电缆将标准加速

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。

积分器
积分器采用多路反馈有源带通滤波器的形式，当频率ω0时，衰减斜率6dB/倍频程，符合一次积分性，利用ω0处的曲线可实现有源积分器，而将两路积分器串联实现二次积分。从而实现加速度到速度、位移的转换。本积分器下限频率为1Hz、10Hz，对应工作频率分别是1.6HZ、16HZ时，积分器的增益为20dB。