1.多數(shù)傳感器的感應(yīng)部分能將機械量轉(zhuǎn)變成微弱的電荷量Q，而且輸出阻抗Ra極高。而通過適配電荷放大器就將此微弱電荷變換成與其成正比的電壓，并將高輸出阻抗變?yōu)榈洼敵鲎杩?。Ca 配接傳感器自身電容一般為數(shù)千pF，1/2 RaCa決定傳感器低頻下限。

Cc 傳感器輸出低噪聲電纜電容。一般采用的導(dǎo)線值為100-300pF/米。

Ci 運算放大器A1輸入電容典型值3pF 。

2.電荷變換級A1，采用高輸入阻抗、低噪聲、低漂移寬帶精密運算放大器。反饋電容Cf1有101pF、102pF、103pF、104pF四檔。根據(jù)米勒定理，反饋電容折合到輸入端的有效電容量是C =(1+K)Cf1。其中K為A1開環(huán)增益典型值為120dB，即106倍。Cf1取100pF最小時C約為108pF。假設(shè)傳感器輸入低噪聲電纜長度為1000米，則Cc為95000pF。假設(shè)傳感器Ca為5000pF，則CaCcCiC并聯(lián)后CaCcCi總電容約為105pF，三者總電容與C相比105pF/108pF = 1/1000。換句話說5000pF自身電容的傳感器輸出電纜1000米，折合到反饋電容也只影響Cf1 0.1%的精度，而電荷變換級的輸出電壓為傳感器輸出電荷Q / 反饋電容Cf1，因此也只影響輸出電壓0.1%的精度。

電荷變換級的輸出電壓為Q / Cf1，所以當反饋電容分別為101pF、102pF103pF、104pF時,其輸出分別為10mV/pC、1mV/pC。0.1mV/pC。0.01mV/pC。

3.低通濾波器

以A3為核心組成二階巴特沃斯有源濾波器，元件少，調(diào)節(jié)方便，通帶平坦，可有效地消除高頻干擾信號對有用信號的影響。

4.高通濾波器

二階無源高通濾波器可有效地抑制低頻干擾信號對有用信號的影響。

5.末級功放

以A4為核心組成增益，輸出短路保護精度高。

6.程控和面板控制參數(shù)

為了實現(xiàn)對靈敏度、濾波常數(shù)的調(diào)整，我們設(shè)計了利用USB接口的計算機程控系統(tǒng)，可以通過計算機對相應(yīng)參數(shù)進行調(diào)整，同時面板也可以進行顯示和調(diào)整。

7.過荷級

以A9為核心當輸出電壓大于10Vp時,前面板紅色發(fā)光二級管LED閃亮。此時信號發(fā)生削頂失真，應(yīng)降低增益或查找故障。

8.電源

儀器的工作電壓為15V。它由AC220V 50Hz經(jīng)變壓器降壓整流濾波，再經(jīng)可調(diào)集成穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓后得到。

電荷放大器主要技術(shù)指標

A.電荷放大器最大輸入電荷量為50000pC

B.電荷放大器適調(diào)方式為三位撥盤式數(shù)字指示, 適調(diào)誤差為<1% C.放大器頻率范圍(-3dB):

加速度 0.3Hz-100kHz

速度 1Hz-10kHz

位移 1Hz-1kHz D.電荷放大器輸出最大電壓: ±5Vo-p E.放大器測量誤差: 加速度為<1%

速度為<2%

位移為<4% F.放大器低通濾波截止頻率(-3dB): 五檔分別為100kHz、30kHz、10kHz、3kHz、1kHz, 衰減速率為12dB/oct G.放大器噪聲電平: 在1nF傳感器電容靈敏度條件下折合到輸入端時小于10-2pC H.電荷放大器使用環(huán)境: 溫度為0 -40℃ 濕度為0-80%RH 。