YE5850A電荷放大器使用說明書2教學(xué)文稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。YE5850A電荷放大器使用說明書2-YE5850A電荷放大器使用說明書江蘇聯(lián)能電子技術(shù)有限公司概述YE5850A電荷放大器是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的寬帶電荷放大器，可配接壓電式傳感器測量振動、沖擊、壓力等機械量，廣泛應(yīng)用于水利、動力、采礦、交通、建筑、地震、航空、航天、兵器、化爆等部門。由于下限頻率極低，因而特別適合對壓電式壓力，力傳感器進行準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定。YE5850A電荷放大器具有如下特點：采用高質(zhì)量進口器件，穩(wěn)定可靠可輸入電荷信號或電壓信號輸入等效直流電阻可達(dá)1014頻帶寬2Hz-100KH

2、z輸入可配接長電纜而不影響測量精度操作簡單，維修方便，性能好，價格低有兩種極性輸出使用環(huán)境符合SJ2075-82電子測量儀器環(huán)境要求及其試驗方法組條件。二、技術(shù)參數(shù)2.1輸入特性2.1.1最大輸入電荷量：106PC。2.1.2直流分流電阻：約1014。2.3傳感器靈敏度調(diào)節(jié)：三位數(shù)字轉(zhuǎn)盤調(diào)節(jié)傳感器電荷靈敏度1109.9PC/Unit(1)。2.4準(zhǔn)確度三檔低靈敏度檔:當(dāng)輸入負(fù)載分別小100nF、47nF、10nF時，1KHz基準(zhǔn)條件(2)，(2)1%，額定工作條件(3)2%。二檔高靈敏度檔:當(dāng)輸入負(fù)載分別小4.7nF時，1KHz基準(zhǔn)條件1%，額定工作條件2%。濾波器及頻率響應(yīng)2.5.1高通濾波

3、器：下限頻率（-3dB）和時間常數(shù)見表1。注：（1）unit表示機械單位，取決于所用傳感器的單位，例：加速度g，絕對加速度單位m/S2，壓力單位Kg/cm2，力單位N等。（2）基準(zhǔn)條件：a、202%；b、相對濕度（4575）%RH；c、供電電壓AC220V2%，DC18V27V；d、輸出負(fù)載10K。（3）額定工作條件：a、040；b、相對濕度（2090）%RH；c、供電電壓AC220V10%，DC18V27V。偏差：0.3Hz以上-3dB1dB，0.3Hz和0.3Hz以下檔為-3dB1.5dB。衰減斜率：約-6dB/oct。M檔時間常數(shù)：偏差50%2.5.2低通濾波器：上限頻率：0.3，1，3

4、，10，30和100kHz（-3dB）偏差：-3dB1dB衰減斜率：約-12dB/oct。2.6輸出特性2.6.1最大輸出：10Vp（DC30kHz）2.6.2最大輸出電流：5mA2.6.3在頻率低于30kHz，電容性負(fù)載47nF滿幅輸出時諧波失真度1%。2.6.4漂移：中靈敏度檔（即反饋電容1nF檔），基準(zhǔn)條件0.03PC/S，額定工作條件0.1PC/S。2.7噪聲：30Vrms（折合至輸入端）。2.8復(fù)位特性：分手動與搖控兩種，復(fù)位繼電器吸合時間：20mS。2.9過載指示：輸出超過10V峰值發(fā)光二極管亮。2.10電源AC22010%10VA或DC18-27V500mA。2.11外形尺寸：7

5、0（B）132.5（H）200（D）mm。2.12重量：約2.5Kg三、工作原理YE5850A電荷放大器由電荷放大級（兼高通濾波器），低通濾波器（兼10倍放大），歸一化放大器，倒相器輸出放大器，過載指示和穩(wěn)壓電源五部分組成。整機方框圖見圖一。電荷放大級由一對MOSFET場效應(yīng)管和一只高增益運算放大器組成。得到高阻抗和低輸入電流，供準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定和極低頻測量。四檔不同的輸出mv/unit(0.1，1，10，100)是通過轉(zhuǎn)換不同的反饋電容Cf得到，1000mv/unit檔是100mv/unit檔輸出再經(jīng)低通濾波器放大10倍得到。下限頻率通過轉(zhuǎn)換不同的反饋電阻Rf得到，M檔反饋電阻為1011，L檔反饋

6、電阻未接，由反饋電容絕緣電阻決定，約為1013。繼電器和電阻R串聯(lián)后，并在反饋電容Cf上，若電荷級過載時，繼電器吸合，使電路迅速復(fù)位。低通濾波器由運算放大器R2，R3，C1，C2組成二階有源伯特沃濾波器，取R2=R3，C1=C2，同時改變R2和R3獲6檔不同的上限頻率。倒相器為一反相比例放大器，取R4=R5，使輸入輸出相等。輸出放大器為一增益可調(diào)的運算放大器，對不同靈敏度的傳感器相應(yīng)給出不同增益，使儀器的輸出與作用在傳感器上的機械量成歸一關(guān)系。過載指示器由兩組對稱觸發(fā)器組成，當(dāng)機械信號幅度大于10Vp時，發(fā)光二極管亮，并延遲約2秒。儀器的工作電壓是15V，由變壓器降壓，整流、濾波、穩(wěn)壓后得到，

7、并裝有限流保護電路，儀器備有直流輸入插座，可直流供電。四、結(jié)構(gòu)特征本儀器為框架結(jié)構(gòu)，既可作單機使用，也可多臺進行外插式組合，機內(nèi)元器件主要分裝于三塊印制電路板上。五、使用和維修5.1使用5.1.1前后面板說明見前后面板圖二。5.1.1.1復(fù)位工作轉(zhuǎn)換開關(guān)復(fù)位工作轉(zhuǎn)換開關(guān)5.1.1.2傳感器靈敏度調(diào)節(jié)供調(diào)節(jié)與之配接傳感器靈敏度用5.1.1.3傳感器靈敏度10當(dāng)配接的傳感器靈敏度在1-10.99PC/unit時，10開關(guān)置于下方，面板上左邊小數(shù)點亮，當(dāng)配接的傳感器靈敏度在10-109.9PC/unit時，10開關(guān)置于上方，面板上右邊小數(shù)點亮。5.1.1.4輸出mV/Unit傳感器靈敏度輸出mV/U

8、nit關(guān)系見表2。表2輸出實際輸出mVmV/Unit傳感器靈敏度范圍0.111010010000.1-1.0990.010.11101001-10.990.1110100100010-109.9110100100010000100-109910100100010000100000其余類推：被測機械量unit=YE5850A輸出電壓（mv）/實際輸出mv/unit5.1.1.5電荷輸入接傳感器輸出電荷信號5.1.1.6電壓輸入接傳感器輸出電壓信號，YE5850A檢修標(biāo)定時，可將信號發(fā)生器輸出電壓由此接入。5.1.1.7調(diào)零調(diào)節(jié)調(diào)零電位器使輸出為零，順時針調(diào)節(jié)為正，反之為負(fù)。5.1.1.8下限頻率

9、正確選用高通濾波器，可抑制低頻干擾信號，提高信噪比。下限頻率應(yīng)置于被測信號中最低頻率的0.1倍以下。測量時注意傳感器的熱電效應(yīng)，配接一般壓電陶瓷加速度器時，下限頻率不宜低于3Hz，若要測量低頻振動、壓力，力信號應(yīng)使用石英傳感器或溫度效應(yīng)小的傳感器，這在低機械量測量中尤為重要。典型曲線見圖四。5.1.1.9上限頻率正確選用低通濾波器，可抑制傳感器自振峰等高頻干擾，提高信噪比，上限頻率應(yīng)置于被測信號中最高頻的三倍以上。5.1.1.10過載指示指示儀器工作狀態(tài)5.1.1.11接地供儀器良好接地的插孔5.1.1.12輸出供配勢頭電壓表、示波器等儀器。5.1.1.13交流電源輸入接220V1050Hz交

10、流電源5.1.1.14保險絲座內(nèi)裝0.5A保險絲管，更換保險絲時，應(yīng)將放大器電源斷開。禁止使用修理過的保險絲和短接保險絲座。5.1.1.15電源開置于開時，交流電源接入。5.1.1.16直流電源輸入直流電源插頭的紅線接電源正，白線勢頭電源負(fù)，黑線接零，測試結(jié)束后應(yīng)將直流插頭拔去，切斷電源。5.1.1.17遙控復(fù)位當(dāng)需遠(yuǎn)距離遙控時，可取二根所需長度的膠質(zhì)線，一頭接插頭，插入遙控復(fù)位插孔，另一頭接開關(guān)。當(dāng)開關(guān)開路狀態(tài)，儀器復(fù)位；開關(guān)短路狀態(tài)，儀器工作。5.1.2使用注意事項5.1.2.1接地YE5850A在與傳感器和其它儀器連接前，應(yīng)先將其良好接地。由于輸入級采用MOSFET場效應(yīng)管以保證儀器有極

11、高的直流輸入阻抗，因此為避免由于測試系統(tǒng)的漏電或可能的靜電造成MOSFET管損壞，在使用前必須將儀器外殼良好接地。接地方法：先將接地線一頭良好接地后（此地不是指電源零線、一般自來水管等。而是真正的地。如將一根二米長的金屬棒垂直埋入地下，接地線與其良好接觸），再將另一頭插入后面板接地孔內(nèi)（當(dāng)接地插頭未插入孔時，開機后儀器會發(fā)出叫聲，提醒你接地）。在接地線插頭未插入儀器接地插孔時，儀器始終工作在復(fù)位狀態(tài)（即使將復(fù)位開磁置于工作），只有當(dāng)插頭插入時，儀器才能正常工作，在地線插頭插入前，請你務(wù)必將地線另一頭良好接地，以確保儀器安全工作。在復(fù)雜的測量裝置中，YE5850A與其它用220V50Hz電源的儀

12、器配套使用時，若多點接地則可能出現(xiàn)50Hz干擾，此時需注意選擇合理的一點接地。5.1.2.2復(fù)位儀器在預(yù)熱功當(dāng)量和非測量時，應(yīng)置于復(fù)位狀態(tài)，只有按5.1.2.1接地后，方可在測量時將復(fù)位開關(guān)置于工作進行測試，測試結(jié)束后，仍應(yīng)置于復(fù)位，確保MOSFET管的安全。5.1.2.3配接電纜傳感器與儀器間應(yīng)采用低噪音電纜，在被測機械量較小時，還應(yīng)防止電纜的抖動，電纜線要遠(yuǎn)離電場及放電的干擾點，電纜的加長可采用我廠的電纜接頭連接。動態(tài)測量時，可用STYV-1聚乙烯低噪音電纜線。準(zhǔn)靜態(tài)測量時可用STFF0.9聚四氟乙烯低噪音電纜線。請不要用手和其它東西接觸L5輸入插座、L5電纜插頭絕緣部分，以免絕緣電阻極度

13、下降，影響極低頻測量。L5頭和座連接時應(yīng)擰緊。YE5850A接上輸入電纜后漂移增大，應(yīng)檢查電纜線絕緣電阻是否降低。接上傳感器后漂移增大，應(yīng)檢查傳感器絕緣電阻是否降低。5.1.2.4配接儀器儀器輸出010Vp，可根據(jù)客戶要求加大輸出電流，最大可得100mA推動電流。5.1.3測量順序5.1.3.1測量程序復(fù)位開關(guān)置于復(fù)位按5.1.2.1接好地線接入交流220V打開電源開關(guān)預(yù)熱30分鐘后調(diào)零。將輸出與適當(dāng)?shù)闹甘居涗泝x器電壓表、示波器、記錄器、頻率分析儀器等接好。傳感器裝至被測物體上，將低噪音電費線和傳感器接好。用金屬導(dǎo)體短接電纜線另一端的L5，插頭帽與芯，以消除電纜與傳感器的殘存電荷，然后去掉金屬

14、導(dǎo)體，接至儀器輸入插座。將傳感器靈敏度旋鈕置所接傳感器靈敏度位置。選擇適當(dāng)?shù)妮敵鰉v/unit檔，若無法確定時，應(yīng)先置于靈敏度較低位置。選擇合理的上、下限頻率。將復(fù)位開關(guān)置于工作進行測試。測量結(jié)束后將復(fù)位開關(guān)置于復(fù)位，關(guān)掉電源。5.1.3.2動態(tài)測量當(dāng)進行動態(tài)測量時，一般總是選擇測量所允許的最窄頻率范圍，從而使干擾和噪聲降到最小范圍。按圖六連接測量系統(tǒng)。按5.1.3.1順序進行傳感器靈敏度10開關(guān)置于下方，數(shù)字轉(zhuǎn)盤旋至1.62PC/unit，上限頻率置于0.3KHz.復(fù)位開關(guān)置于工作。調(diào)節(jié)輸出mv/unit由低到高至100mv/unit檔，過載燈不亮，下限頻率調(diào)至0.003檔，實際下限=0.0

15、03100=0.3Hz。輸出接電壓表，讀數(shù)為1246mv。則3Hz振動加速度=1246mv/100mv/unit=12.46unit=12.46g5.1.3.3準(zhǔn)靜態(tài)測量準(zhǔn)靜態(tài)測量特別適用于對壓電式壓力，力傳感器進行準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定。例：標(biāo)定壓力傳感器10Kg時的電荷靈敏度。按圖七連接測試系統(tǒng)按5.1.3.1操作順序進行。傳感器靈敏度置10.00PC/unit，上限頻率置于0.3KHz，下限頻率置于B。在10秒內(nèi)標(biāo)定結(jié)束選用10S檔。100S內(nèi)標(biāo)定結(jié)束的選用100S檔，1000秒標(biāo)定結(jié)束的選用103S檔見表一。輸出置于10mv/unit檔。將復(fù)位開關(guān)置于工作，壓力泵加壓力10Kg，讀取電壓表讀數(shù)，記

16、下加壓時間。減壓至零，讀取與加壓時間相等的電荷放大器輸出漂移?，F(xiàn)設(shè)加壓10Kg時電壓表讀數(shù)為125mv，加壓時間30S內(nèi)電荷放大器漂移1mv。則傳感器靈敏度=(125mv-1mv)10PC/unit10mv/unit10Kg=12.4PC/Kg5.1.3.4沖擊測量進行沖擊測量時可按圖八選擇測量蝗最小平直帶寬，不要將下限頻率置于L檔進行沖擊測量，以防輸出漂移。Hz高頻截止點頻率響應(yīng)必須在此范圍內(nèi)平直低頻截止點100000521000051000521005210521520.1520.010.10.20.5125102050100200mS脈沖持續(xù)時間圖八測量時，若高次諧波多而影響測量準(zhǔn)確性時

17、，上限頻率可適當(dāng)調(diào)低。5.2維修5.2.1維護5.2.1.1儀器使用時應(yīng)良好接地，非測量時置于復(fù)位。5.2.1.2注意防潮防塵，不得在鹽霧、淋雨、強振、輻射、粉塵等惡劣環(huán)境下使用。5.2.1.3輸入插座、輸入電纜線插頭高絕緣部分要保持清潔。污染后可用潔凈的綢布沾少許無水乙醇清洗、烘干。5.2.1.4切勿從電荷輸入接電壓信號。5.2.2.1通信號檢查將音頻信號發(fā)生器輸出電壓從電壓輸入端接入，電荷放大器下限頻率置于0.3Hz，上限頻率置于10KHz以上，輸入輸出電壓見表三。電荷放大器旋鈕位置輸出輸出f=1khz傳感器靈敏度PC/unit10.001.00輸出mv/unit0.111010010000.11101001000100mv11010010001010010001000mv10100100010010