电荷放大器

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电荷放大器

• 电荷放大器来历

在很多压电测试场合，需要把电荷量的信号转换成电压或电流的信号，此时，就需要用到一种特殊的放大——电荷放大器。比如压力传感器、振动传感器。

• 电荷放大器的原理

利用放大器输入虛地的概念，把电荷信号直接积分到电路中的积分电容， 从而放大器的输出，便是所有电荷量的总和的输出。在电荷转换完成的同时，输入端的电荷将 会被耗尽。 现实中电荷放大器的不理想性，因为任何电子放大器本身都存在偏置电压偏置电流，且积分电 容本身存在漏电阻，从而导致了在电荷转换出现误差，并且在电荷转换完成后，积分电容也会 因为以上因素而随着时间的偏移而上下浮动。

• 电荷放大器分类

• 交流放大器应用要点

电荷放大器应用

• 传感器灵敏度及换算

传感器的灵敏度是传感器的最基本指标之一。灵敏度的大小直接影响到传感器对振动信号的测量。不难理解，传感器的灵敏度应根据被测振动量（加速度 值）大小而定，但由于压电加速度传感器是测量振动的加速度值，而在相同的位移幅值条件下加速度值与信号的频率平方成正比，所以不同频段的加速度信号大小相 差甚大。

大型结构的低频振动其振动量的加速度值可能会相当小，例如当振动位移为1mm，频率为1Hz的信号其加速度值仅为 0.04m/s2（0.004g）;然而对高频振动当位移为0.1mm，频率为10kHz的信号其加速度值可达4×10^5m/s2（40000g）。因此 尽管压电式加速度传感器具有较大的测量量程范围，但对用于测量高低两端频率的振动信号，选择加速度传感器灵敏度时应对信号有充分的估计。最常用的振动测量 压电式加速度计灵敏度，电压输出型 （IEPE型）为50-100mV/g，电荷输出型为10~50pC/g。

加速度值传感器的测量量程范围是指传感器在一定的非线性误差范围内所能测量的最大测量值。通用型压电加速度传感器的非线性误差大多为1%。作为一般原则，灵敏度越高其测量范围越小，反之灵敏度越小则测量范围越大。

IEPE电压输出型压电加速度传感器的测量范围是由在线性误差范围内所允许的最大输出信号电压所决定，最大输出电压量值一般都为±5V。通过换算就可得到传感器的最大量程，即等于最大输出电压与灵敏度的比值。

用电压式加速度计及电荷放大器测量振动加速度，若传感器的灵敏度为70pc/g(g为重力加速度)电荷放大器灵敏度为10mv/pc，试确定输入3g加速度，电荷放大器的输出电压，求反馈电容Cf

电荷放大器是具有深度电容负反馈的高开环增益的运算放大器。它把压电类型传感器的高输出阻抗转变为低输出阻抗，把输入电荷量转变为输出电压量，把传感器的微弱信号放大到一个适当的规一化数值。应用于测量振动、冲击、压力等参数。

• 应用

电荷放大器在测量冲击振动时是不可缺少的二次仪表。它与加速度计和记录显示设备相配合, 可组成较为理想的测量系统。广泛应用于汽车、火车、火箭、舰船及各种机械制造等测振领域。冲击与振动测量技术正越来越广泛地应用于科研、军事、机电、高等教育、化工、运输工具等领域，例如对各种机电产品的性能检测及各类型机电设备的运行监测等。