電荷放大器規(guī)范

1電荷放大器檢定規(guī)程本規(guī)程適用于電荷放大器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。JJG233—2008壓電加速度計(jì)檢定規(guī)程JJG449—2001倍頻程和1/3倍頻程濾波器檢定規(guī)程JJF1269—2010壓電集成電路傳感器(1EPE)放大器校準(zhǔn)規(guī)范GB/T20485.1—2008振動(dòng)與沖擊傳感器校準(zhǔn)方法第1部分：基本概念凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)程。電荷放大器“輸出放大器”功能模塊的選擇開關(guān)或按鍵，其變量用G表示，單位電荷放大器“歸一化放大器”功能模塊的選擇開關(guān)或按鍵，也叫作“傳感器靈敏度擋”,其變量用S表示，單位為pC/Unit。電荷放大器輸入電荷量與輸出電壓的比值，用T表示，單位為pC/V。電荷放大器是壓電傳感器的一種前置放大器，它的輸出電壓正比于輸入電荷。電荷放大器廣泛應(yīng)用于振動(dòng)、沖擊、力、壓力、聲強(qiáng)等非電量電測(cè)中。電荷放大器的核心電荷轉(zhuǎn)換級(jí)是一種特殊形式的運(yùn)算放大器，見圖1。其中C;根據(jù)運(yùn)算放大器的理論，開環(huán)增益和輸入阻抗很高的電荷放大器的輸出電壓e。和輸入電動(dòng)勢(shì)e的關(guān)系見公式(1)。圖1中Ux點(diǎn)的電位幾乎為零，是所謂的虛地點(diǎn)，因此電容器C,極板上的電荷Q與電動(dòng)勢(shì)e,的關(guān)系可表示為公式(2)。2將公式(2)代人公式(1)得到公式(3)。公式(3)表明電荷轉(zhuǎn)換級(jí)的輸出電壓正比于輸入電荷，比例系數(shù)就是反饋電容的負(fù)倒數(shù)。式中：e?——電荷放大器電荷轉(zhuǎn)換級(jí)的輸出電壓，V;e;——電荷放大器電荷轉(zhuǎn)換級(jí)的輸入電動(dòng)勢(shì)，V;C;——電荷放大器電荷轉(zhuǎn)換級(jí)的等效輸入電容，pF;C——電荷放大器電荷轉(zhuǎn)換級(jí)的反饋電容，pF。式中：Q——電荷放大器電荷轉(zhuǎn)換級(jí)的輸入電荷量，pC。上述電荷轉(zhuǎn)換級(jí)在電荷放大器中是第一級(jí)，其后往往還有濾波器級(jí)、積分放大器級(jí)、歸一化放大器級(jí)以及輸出放大器級(jí)等，典型的電荷放大器方框圖見圖2。歸一化放大器輸出積分歸一化放大器輸出積分O5計(jì)量性能要求5.1電荷放大器的分級(jí)電荷放大器按下限頻率分為A類和B類，按增益擋誤差、歸一化誤差分和輸入等效電荷噪聲為三個(gè)級(jí)別。電荷放大器分級(jí)見表1。3級(jí)別%歸一化誤差%值)pC%%當(dāng)用一個(gè)1000pF的標(biāo)準(zhǔn)電容接到電荷放大器的輸入端與地之間時(shí)，由輸出電壓有效值折算出的輸入電荷量，應(yīng)滿足表1的要求。電荷放大器歸一化擋實(shí)際比例系數(shù)與放大器歸一化理論系數(shù)的誤差，應(yīng)滿足表1的電荷放大器增益擋實(shí)際比例系數(shù)與放大器增益擋理論系數(shù)的誤差，應(yīng)滿足表1的在電荷放大器輸出電壓量程范圍內(nèi)，在相同擋位設(shè)置下，不同輸出電壓時(shí)的傳輸系數(shù)與相應(yīng)基準(zhǔn)值(擬合后的直線)的最大偏差值對(duì)額定輸出電壓的百分比，應(yīng)滿足表1以標(biāo)準(zhǔn)正弦電荷信號(hào)通過電荷放大器，通過測(cè)量輸出電壓信號(hào)的諧波失真度評(píng)價(jià)電荷放大器的失真度指標(biāo)，應(yīng)滿足表1的要求。5.7低通濾波器截止頻率(上限頻率)電荷放大器通常具備多擋可調(diào)節(jié)的低通濾波器，應(yīng)按生產(chǎn)廠家說明書中給出低通濾波器的截止頻率進(jìn)行檢定。低通濾波器在截止頻率處的衰減應(yīng)為(-3±1)dB[或(-10±3)%]。-3dB截止頻率外的高頻衰減斜率應(yīng)不小于12dB/oct(專用的除外，oct表示倍頻程)。低通濾波器的-3dB截止頻率稱上限頻率，記為f.。5.8高通濾波器截止頻率(下限頻率)電荷放大器通常具備多擋可調(diào)節(jié)的高通濾波器，應(yīng)按生產(chǎn)廠家說明書中給出低通濾波器的截止頻率進(jìn)行檢定，高通濾波器在截止頻率處的衰減應(yīng)為(-3±1)dB[或(-10±3)%]。高通濾波器的一3dB截止頻率稱下限頻率，記為fi。4幅頻特性是電荷放大器的輸出電壓信號(hào)與輸入電荷信號(hào)的幅值比(即傳輸系數(shù)的倒數(shù))隨頻率變化的特性，生產(chǎn)廠家應(yīng)在說明書中給出每個(gè)濾波器的幅頻特性曲線。在選定的測(cè)量頻帶內(nèi)，各頻率點(diǎn)的幅值比相對(duì)參考頻率點(diǎn)的幅值比的偏差應(yīng)不大于1%。相頻特性是電荷放大器的輸出電壓信號(hào)與輸入電荷信號(hào)的相位差隨頻率變化的特性，生產(chǎn)廠家應(yīng)在說明書中給出每個(gè)濾波器的相頻特性曲說明書給定的頻率范圍內(nèi)，速度擋(一次積分擋)誤差應(yīng)不大于3%,位移擋(二次積分擋)誤差應(yīng)不大于5%。相對(duì)濕度：小于80%。頻率范圍：0.1Hz~200kHz,輸出電壓峰值不小于10V,輸出電壓幅度穩(wěn)定性優(yōu)于1%,頻率穩(wěn)定性優(yōu)于0.05%,頻率準(zhǔn)確度優(yōu)于1×10~5,失真度不大于0.05%。有效頻率范圍DC～20MHz,電壓測(cè)量誤差應(yīng)在5%之內(nèi)。7.1.2.3數(shù)字電壓表(多用表)在10Hz~200kHz的頻率范圍內(nèi)，直流電壓測(cè)量準(zhǔn)確度等級(jí)優(yōu)于0.01級(jí)，交流電壓測(cè)量最大允許誤差絕對(duì)值不大于0.1%。5標(biāo)準(zhǔn)電容器的準(zhǔn)確度等級(jí)優(yōu)于0.1級(jí)，損耗小(tanò≤10-(),裝在屏蔽良好的盒中，容量分別約為100pF、1000pF及10nF,具體容量應(yīng)通過校準(zhǔn)確定，并在使用中失真度測(cè)量?jī)x頻率范圍不低于2Hz～100kHz,失真度測(cè)量范圍不低于0.01%~100%,輸入電壓范圍不低于300mV～10V。技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足JJG834—2006《動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀》中A級(jí)的規(guī)定，分析帶寬不小于50kHz,至少有2個(gè)同步采樣通道。秒表的測(cè)量誤差不大于0.1s(測(cè)量間隔10min)。7.2檢定項(xiàng)目電荷放大器的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查項(xiàng)目見表2。首次檢定+十十十十十歸一化誤差+十*十十十十失真度十十一低通濾波器截止頻率(上限頻率)十一一高通濾波器截止頻率(下限頻率)十一一十十十十一(如果有)注：“十”表示需檢定的項(xiàng)目，“一”表示不需檢7.3檢定方法被檢電荷放大器外觀應(yīng)完整無損，其標(biāo)志應(yīng)滿足6.1的要求。接通電源，數(shù)字顯示應(yīng)清晰完整，預(yù)熱時(shí)間應(yīng)為15min以上。用屏蔽良好的1000pF標(biāo)準(zhǔn)電容器，輸入端對(duì)地短接，輸出端接入電荷放大器的輸入端，如圖3所示。對(duì)于有多個(gè)輸入端的電荷放大器應(yīng)將其他的輸入端用屏蔽帽6電荷放大器歸一化擋置于“1”,高通濾波器置于最低頻率擋，低通濾波器置于最高頻率擋，有積分功能的電荷放大器設(shè)置為加速度擋(或線性擋),調(diào)節(jié)電荷放大器的增益擋到最高靈敏度擋，此時(shí)輸出噪聲電壓最大。用頻帶寬度不小于2Hz～100kHz的數(shù)字電壓表測(cè)量電荷放大器輸出端的噪聲電壓有效值e,按公式(4)折算為輸人端的等效電荷噪聲Q.。Q.——電荷放大器輸入端的等效電荷噪聲(有效值),pC;eno——電荷放大器輸出端的電壓(有效值),V;G——增益擋；V/Unit。檢定結(jié)果應(yīng)滿足5.2的要求。7.3.3歸一化誤差7.3.3.1具有4個(gè)歸一化旋鈕的電荷放大器按圖4接線，把電荷放大器歸一化旋鈕置于“1”位置，低通濾波器設(shè)置為最高頻率擋，高通濾波器設(shè)置為最低頻率擋(A類電荷放大器可設(shè)置為“中”擋),標(biāo)準(zhǔn)電容器選用1000pF,有積分功能的電荷放大器設(shè)置為加速度擋(或線性擋)。信號(hào)發(fā)生器e信號(hào)發(fā)生器頻率調(diào)至160Hz,調(diào)節(jié)電荷放大器的增益擋，使其數(shù)字電壓表2的讀數(shù)約為數(shù)字電壓表1的讀數(shù)的10倍，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓，使數(shù)字電壓表2的讀數(shù)略低于電荷放大器說明書規(guī)定的額定輸出電壓，記為e。保持信號(hào)發(fā)生器的輸出不變，依次改變歸一化旋鈕為表3所列的37個(gè)狀態(tài)，并記下每個(gè)狀態(tài)時(shí)數(shù)字電壓表2的讀數(shù)e,由公式(5)計(jì)算各狀態(tài)的歸一化誤差，取其中最大誤差值作為歸一化誤差的檢定結(jié)果。78g;——狀態(tài)序號(hào)為“j”時(shí)對(duì)應(yīng)的歸一化誤差，%;S,——設(shè)置的歸一化擋的數(shù)值；e?——?dú)w一化擋為“1”時(shí)電荷放大器的輸出電壓，V;ew——?dú)w一化擋為“S,”時(shí)電荷放大器的輸出電壓，V。檢定結(jié)果應(yīng)滿足5.3的要求。歸一化擋狀態(tài)(S,)pC/Unit歸一化擋狀態(tài)(S,)歸一化擋狀態(tài)(S,)pC/Unit歸一化擋狀態(tài)(S,)pC/Unit1234567897.3.3.2具有3個(gè)歸一化旋鈕的電荷放大器可參考7.3.3.1的方法測(cè)量歸一化誤差，3個(gè)歸一化旋鈕共組成28個(gè)設(shè)置狀態(tài)，見表3(狀態(tài)序號(hào)1～28)。7.3.3.3具有多圈電位器歸一化旋鈕的電荷放大器可參考7.3.3.1的方法測(cè)量歸一化誤差，共47個(gè)設(shè)置狀態(tài)，見表4。歸一化擋狀態(tài)(S,)歸一化擋狀態(tài)(S,)pC/Unit歸一化擋狀態(tài)(S,)pC/Unit歸一化擋狀態(tài)(S,)12345678987.3.3.4具有數(shù)字式歸一化擋的電荷放大器按7.3.3.1的方法接線并設(shè)置電荷放大器和信號(hào)發(fā)生器。用數(shù)字電壓表1讀出信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓，記為e,保持信號(hào)發(fā)生器的輸出不變，依次改變歸一化擋為“1”、由公式(5)計(jì)算各狀態(tài)的歸一化誤差。調(diào)整信號(hào)發(fā)生器輸出電壓約為e,的10%,即e'≈0.le。歸一化擋重置為“1”,用數(shù)字電壓表2讀出此時(shí)電荷放大器的輸出電壓e。'。依次改變歸一化擋為“0.1”、“0.2”、“0.5”(見表5),并測(cè)量各狀態(tài)時(shí)電荷放大器的輸出電壓e,,由公式(5)計(jì)算各狀態(tài)的歸一化誤差(式中的e。以e。'代入)。取各歸一化擋誤差的最大值作為歸一化誤差的檢定結(jié)果，應(yīng)滿足5.3的要求。表5具有數(shù)字式歸一化擋的電荷放大器的檢定設(shè)置狀態(tài)狀態(tài)序號(hào)(j)歸一化擋狀態(tài)(S,1234567897.3.4增益擋誤差按圖4接線，將電荷放大器歸一化擋置于“1”,低通濾波器設(shè)置為最高頻率擋，高通濾波器設(shè)置為最低頻率擋(A類電荷放大器可設(shè)置為“中”擋),有積分功能的電荷放大器設(shè)置為加速度擋(或線性擋)。把信號(hào)發(fā)生器頻率調(diào)至160Hz,根據(jù)增益擋的設(shè)置，用公式(6)選擇標(biāo)準(zhǔn)電容器的容量并計(jì)算信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓e;,信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓不得小于0.1V。對(duì)某些靈敏度高的電荷放大器，在用100pF的標(biāo)準(zhǔn)電容器時(shí)，信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓仍低于0.1V時(shí)，可以將歸一化擋置于“10”測(cè)量增益擋誤差。但應(yīng)將“10”狀態(tài)的歸一化誤差作為系統(tǒng)誤差從該增益擋的測(cè)量結(jié)果中扣除。e;——信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓，V;9C——標(biāo)準(zhǔn)電容容量(以實(shí)際校準(zhǔn)值代入),pF.調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓e,使電荷放大器的輸出電壓e。接近額定輸出電壓，按公式(7)計(jì)算該增益擋的誤差。δc——增益擋誤差，%;e——信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓，V;e?——電荷放大器的輸出電壓，V;C——標(biāo)準(zhǔn)電容容量(以實(shí)際校準(zhǔn)值代人),pF。換另一增益擋重復(fù)上述步驟，電荷放大器的所有增益擋都必須測(cè)量。取各增益擋誤差的最大值作為電荷放大器的增益擋誤差，應(yīng)滿足5.4的要求。7.3.5線性誤差按圖4連接各儀器，選用1000pF的標(biāo)準(zhǔn)電容器，信號(hào)發(fā)生器頻率調(diào)至160Hz,電荷放大器歸一化擋置于“10”。有積分功能的電荷放大器設(shè)置為加速度擋(或線性調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓和電荷放大器的增益擋，使電荷放大器的輸出電壓與信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓近似相等，增加信號(hào)發(fā)生器的輸出，使電荷放大器輸出電壓e。達(dá)到額定輸出電壓E。。在輸入范圍內(nèi)均勻的選取7～10個(gè)幅值，調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器分別輸出所選取的電壓幅值，用數(shù)字電壓表1測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓e,(j=1,2,…,n),用數(shù)字電壓表2測(cè)量電荷放大器的輸出電壓eg(j=1,2,…,n),按公式(8)取其絕對(duì)值的最大值作為電荷放大器線性誤差的檢定結(jié)果，應(yīng)滿足5.5的要求。 按圖5連接檢定用儀器和被檢電荷放大器，選用1000pF的標(biāo)準(zhǔn)電容器。有積分功能的電荷放大器設(shè)置為加速度擋(或線性擋)。電荷放大器的低通濾波器置于最高頻率擋，高通濾波器置于最低頻率擋(A類電荷放大器可設(shè)置為“長(zhǎng)”擋),歸一化擋置動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的分析帶寬應(yīng)大于所測(cè)失真頻率的5倍。電荷放大器信號(hào)發(fā)生器測(cè)量頻率推薦選擇2Hz、160Hz和20kHz,必要時(shí)可在電荷放大器通頻帶內(nèi)增加取測(cè)得各失真度中最大的一個(gè)值作為檢定結(jié)果，應(yīng)滿足5.6的要求。7.3.7低通濾波器截止頻率(上限頻率)按圖4連接檢定用儀器和被檢電荷放大器，選用1000pF的標(biāo)準(zhǔn)電容器。電荷放大器的高通濾波器置于最低頻率擋(A類電荷放大器可設(shè)置為“中”擋),低通濾波器置于所要檢定的擋位，歸一化擋置于“10”,有積分功能的電荷放大器置于加速度擋(或線性擋)。信號(hào)發(fā)生器頻率調(diào)至所測(cè)濾波器截止頻率的1/10～1/20處，作為參考頻信號(hào)發(fā)生器，使電荷放大器的輸出電壓為其額定輸出電壓的90%左右，用數(shù)字電壓表1測(cè)量信號(hào)發(fā)生器輸出電壓eo,用數(shù)字電壓表2測(cè)量電荷放大器的輸出電壓eo。調(diào)整信號(hào)發(fā)生器頻率為低通濾波器截止頻率f,用數(shù)字電壓表1和數(shù)字電壓表2分別測(cè)量此頻率下信號(hào)發(fā)生器輸出電壓e?和電荷放大器的輸出電壓e?t,用公式(11)計(jì)算電荷放大器低通濾波器截止頻率處的衰減量。對(duì)于低通濾波器截止頻率標(biāo)注衰減為10%的電荷放大器用公式(12)計(jì)算衰減量。式中：A?——衰減量，%;T?——電荷放大器在參考頻率點(diǎn)的傳輸系數(shù)，pC/V;T?——電荷放大器在測(cè)量頻率點(diǎn)的傳輸系數(shù)，pC/V;eg——信號(hào)發(fā)生器在參考頻率點(diǎn)的輸出電壓，V;em——電荷放大器在參考頻率點(diǎn)的輸出電壓，V;ea——信號(hào)發(fā)生器在測(cè)量頻率點(diǎn)的輸出電壓，V;Eal-電荷放大器在測(cè)量頻率點(diǎn)的輸出電壓，V;C——標(biāo)準(zhǔn)電容容量(以實(shí)際校準(zhǔn)值代人),pF。調(diào)整信號(hào)發(fā)生器頻率為2倍上限頻率2f.,重復(fù)上述測(cè)量過程，得到2倍上限頻率處的衰減量，該衰減量即為一3dB截止頻率外的高頻衰減斜率。重復(fù)上述步驟，對(duì)電荷放大器所有的低通濾波器擋進(jìn)行檢定。檢定結(jié)果應(yīng)滿足5.7的要求。7.3.8高通濾波器截止頻率(下限頻率)A類和B類電荷放大器高通濾波器截止頻率的檢定方法不同。對(duì)于A類電荷放大器，測(cè)量等效下限頻率；對(duì)于B類電荷放大器，參照7.3.7,測(cè)量高通濾波器截止頻率處的衰減量。7.3.8.1A類電荷放大器等效下限頻率A類電荷放大器的檢定接線如圖6所示，電荷放大器歸一化擋置于“10”,高通濾波器置于最低頻率擋或“長(zhǎng)”擋。調(diào)整電荷放大器的增益擋，使電荷放大器的傳輸系數(shù)為100nC/V。有積分功能的電荷放大器設(shè)置為加速度擋(或線性擋)。22C(直流擋)m電池組放大器的輸出電壓em=±0.1E。,為此可用公式(15)計(jì)算電動(dòng)勢(shì)e和電容器C的G——電荷放大器總的傳輸系數(shù)為100nC/V時(shí)的增益擋數(shù)值，V/Unit;S歸一化擋數(shù)值，10pC/Unit;C——標(biāo)準(zhǔn)電容容量(以實(shí)際校準(zhǔn)值代入),pF。電荷放大器的輸出電壓em,正值一個(gè)，負(fù)值一個(gè)，共兩個(gè)，等效下限頻率必須在這兩個(gè)輸出電壓下測(cè)定，以最高的一個(gè)作為電荷放大器的等效下限頻率。將開關(guān)K,置于位置1,使電容充電，過數(shù)秒后把K?轉(zhuǎn)向位置2(1、2觸點(diǎn)間絕緣電阻應(yīng)大于10TΩ),約1s后再轉(zhuǎn)回到位置1,這時(shí)電荷放大器的輸出電壓大約為算出的em。此時(shí)，可以看到數(shù)字電壓表讀數(shù)會(huì)逐步變化，看準(zhǔn)一個(gè)讀數(shù)E,后及時(shí)掀動(dòng)秒表，大約等180s后再記下數(shù)字電壓表的讀數(shù)E,,同時(shí)秒表停止計(jì)時(shí)。用公式(16)計(jì)算等效下限頻率f也可以用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀采集放電過程的電壓變化曲線，通過回放讀取E,和E,。fa——A類電荷放大器的等效下限頻率，Hz;E?——秒表開始計(jì)時(shí)的t?時(shí)刻的電荷放大器輸出電壓，V;E?——秒表停止計(jì)時(shí)的t?時(shí)刻的電荷放大器輸出電壓，V;t——秒表記錄t?時(shí)刻至t?時(shí)刻的時(shí)間間隔，s。對(duì)于另一個(gè)em值，重復(fù)上述測(cè)量，計(jì)算出另一個(gè)等效下限頻率。取二者之中最大的一個(gè)作為電荷放大器的等效下限頻率。重復(fù)上述步驟，對(duì)A類電荷放大器所有的高通濾波器擋進(jìn)行檢定。檢定結(jié)果應(yīng)滿足5.8的要求。7.3.8.2B類電荷放大器下限頻率B類電荷放大器的檢定接線圖如圖7所示，選用1000pF的標(biāo)準(zhǔn)電容器。電荷放大器的高通濾波器置于所要檢定的擋位，低通濾波器置于最高頻率擋，歸一化擋置于“10”,有積分功能的電荷放大器置于加速度擋(或線性擋)。信號(hào)發(fā)生器頻率調(diào)至 160Hz,作為參考頻率fo.信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器數(shù)字電壓表1ee被檢定ee數(shù)字電壓表2電荷放大器動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀電荷放大器調(diào)整電荷放大器的增益擋，使其輸出電壓與信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)發(fā)生器，使電荷放大器的輸出電壓為其額定輸出電壓的90%左右，用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀或數(shù)字電壓表1和數(shù)字電壓表2讀取信號(hào)發(fā)生器輸出電壓e。和電荷放大器的輸出電壓e調(diào)整信號(hào)發(fā)生器頻率為高通濾波器截止頻率?i,用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀或數(shù)字電壓表1和數(shù)字電壓表2測(cè)量此頻率下信號(hào)發(fā)生器輸出電壓e和電荷放大器的輸出電壓ea,用公式(11)計(jì)算電荷放大器高通濾波器截止頻率處的衰減量。對(duì)于高通濾波器截止頻率標(biāo)注衰減為10%的電荷放大器用公式(12)計(jì)算衰減量。重復(fù)上述步驟，對(duì)B類電荷放大器的所有高通濾波器擋進(jìn)行檢定。檢定結(jié)果應(yīng)滿足5.8的要求。按圖7連接各儀器，選用1000pF的電容器，電荷放大器的高通濾波器置于最低頻率擋，低通濾波器置于最高頻率擋(也可根據(jù)用戶需要選定上限頻率和下限頻率),歸一化擋置于“1”,有積分功能的電荷放大器置于加速度擋(或線性擋)。信號(hào)發(fā)生器頻率調(diào)至參考頻率160Hz,調(diào)整電荷放大器的增益擋，使其輸出電壓與信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓近似相等。調(diào)整信號(hào)發(fā)生器，使電荷放大器的輸出電壓為其額定輸出電壓的90%左右，用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的兩個(gè)并行通道或數(shù)字電壓表1和數(shù)字電壓表2同步測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓e和電荷放大器的輸出電壓e,按公式(13)計(jì)算參考頻率點(diǎn)的傳輸系數(shù)。調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的頻率，測(cè)量其他選定頻率的信號(hào)發(fā)生器輸出電壓e和電荷放大器輸出電壓eot,按公式(14)計(jì)算其他頻率點(diǎn)的傳輸系數(shù)。使用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀檢定電荷放大器幅頻特性前，要先對(duì)動(dòng)量通道進(jìn)行自校準(zhǔn)，得到各測(cè)量頻率點(diǎn)的系統(tǒng)幅值比，用來修正電荷放大其各頻率點(diǎn)的各頻率點(diǎn)的傳輸系數(shù)相對(duì)參考頻率點(diǎn)傳輸系數(shù)的偏差按公式(12)計(jì)算。對(duì)于A電荷類放大器，測(cè)量頻帶選取0.3Hz～0.2fu,低通濾波器為線性擋時(shí)選取測(cè)量頻帶0.3Hz～20kHz;對(duì)于B電荷類放大器，測(cè)量頻帶選取10fi～0.2f.,低通濾波器為線性擋時(shí)選則取測(cè)量頻帶10f?~20kHz。在測(cè)量頻帶內(nèi)按標(biāo)準(zhǔn)1/3倍頻程頻率(…,20,31.5,40,50,63,80,100,125,160,200,…)序列選取10～14個(gè)測(cè)量頻率點(diǎn)。檢定結(jié)果應(yīng)滿足5.9的要求。7.3.10相頻特性儀器的連接與設(shè)置、測(cè)量頻帶和測(cè)量頻率點(diǎn)的選擇同7.3.9。采用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的兩個(gè)通道同步測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓和電荷放大器的輸出電壓。動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀設(shè)置為直流耦合方式、頻響函數(shù)分析功能，坐標(biāo)設(shè)置為“相位”。每個(gè)測(cè)量頻率點(diǎn)平均10次以上，得到各頻率點(diǎn)電荷放大器的相移。使用動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀檢定電荷放大器相頻特性前，要先對(duì)動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀的兩個(gè)測(cè)量通道進(jìn)行自校準(zhǔn)，得到各測(cè)量頻率點(diǎn)的系統(tǒng)相移，用來修正電荷放大器各頻率點(diǎn)的檢定結(jié)果應(yīng)滿足5.10的要求。7.3.11積分器誤差按圖7接線，將電荷放大器歸一化擋置于“1”,低通濾波器置于最高頻率擋，高通濾波器置于最低頻率擋，信號(hào)發(fā)生器調(diào)至電荷放大器說明書給出的位移擋(或二次積分擋)的起始頻率，電荷放大器的積分開關(guān)置于位移擋(或二次積分擋),調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓e;,使電荷放大器的輸出接近額定輸出電壓E。,用數(shù)字電壓表2或動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀測(cè)量電荷放大器的輸出電壓，記為en;保持信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓不變，積分開關(guān)轉(zhuǎn)換到速度擋(或一次積分擋),測(cè)量電荷放大器的輸出電壓，記為ev;再轉(zhuǎn)換到加速度擋(或線性擋),測(cè)量電荷放大器的輸出電壓，記為e,用公式(17)和公式(18)計(jì)算速度(一次積分)測(cè)量誤差δv和位移(二次積分)測(cè)量誤差δ。在說明書給定的頻率范圍內(nèi)，按電荷放大器位移擋起始頻率的倍頻程選取10～14個(gè)頻率，在頻率的高端可適當(dāng)減小測(cè)量頻率的間隔，重復(fù)上述步驟。各頻率的積分電路誤差應(yīng)滿足5.11的要求。en,ev和e.三個(gè)電壓中任何一個(gè)都不得大于電荷放大器的額定輸出電壓E。,并且沒有限幅失真，否則應(yīng)調(diào)整信號(hào)發(fā)生器輸出電壓并重新測(cè)量。為此，較低頻時(shí)從位移擋開始測(cè)量，在較高頻時(shí)應(yīng)從加速度擋開始測(cè)量。δv——速度(一次積分)測(cè)量誤差，%;8p——位移(二次積分)測(cè)量誤差，%;f——測(cè)量頻率，Hz;e?,ev,ep——頻率為f,信號(hào)發(fā)生器輸出保持不變時(shí)，相應(yīng)的加速度(線性)、速度(一次積分)和位移(二次積分)三個(gè)擋位的輸出電壓，V;Kv——無量綱系數(shù)，等于電荷放大器面板上所示的速度與1m/s的速度K?無量綱系數(shù)，等于電荷放大器面板上所示的位移與1m的位移比值。7.4檢定結(jié)果的處理經(jīng)檢定符合本規(guī)程各項(xiàng)要求的電荷放大器，根據(jù)表1的規(guī)定判定其等級(jí)和類別，發(fā)給檢定證書。對(duì)超出本規(guī)程表1各項(xiàng)規(guī)定或其他項(xiàng)不符合本規(guī)程要求的電荷放大器發(fā)給檢定結(jié)果通知書，并注明不合格項(xiàng)目。7.5檢定周期電荷放大器的檢定周期一般不超過1年。等效下限頻率的推導(dǎo)在7.3.8.1A類電荷放大器等效下限頻率的檢定中，等效下限頻率的計(jì)算公式(16)的推導(dǎo)如下：電容充電完畢后，t?時(shí)刻和t?時(shí)刻的輸出電壓比見公式(A.1),E——充電完畢后某時(shí)刻電荷放大器的輸出電壓，V;r——電路的時(shí)間常數(shù)r=RC,s;t?——秒表開始計(jì)時(shí)的時(shí)刻，s;tz——秒表停止計(jì)時(shí)的時(shí)刻，s。對(duì)公式(A.1)兩邊求自然對(duì)數(shù)，得公式(A.4)。等效下限頻率與電路的時(shí)間常數(shù)的關(guān)系見公式(A.5)。將公式(A.4)代入公式(A.5)并取絕對(duì)值，得到公式(A.6),即公式(16)。檢定原始記錄推薦格式送檢單位,制造廠商型號(hào),出廠編號(hào),使用的標(biāo)準(zhǔn)裝置,標(biāo)準(zhǔn)裝置編號(hào) 測(cè)量范圍,標(biāo)準(zhǔn)裝置證書編號(hào),檢定地點(diǎn),環(huán)境溫度℃,相對(duì)濕度%,依據(jù)的技術(shù)文件JJG338—2013電荷放大器檢定規(guī)程1外觀及工作正常性檢查2等效輸入電荷噪聲當(dāng)源電容為1000pF,電荷放大器增益擋置V/Unit,歸一化擋置pC/Unit時(shí)，輸入等效電荷噪聲(有效值)為pC。3歸一化誤差歸一化擋置1pC/Unit,信號(hào)發(fā)生器輸出電壓e為V,電荷放大器輸出電壓e。為V;(檢定數(shù)字式歸一化擋時(shí))歸一化擋重置為1pC/Unit,信號(hào)發(fā)生器輸出電壓為e,'為__V,電荷放大器輸出電壓e?！癁関。歸一化擋電荷放大器輸出V誤差%歸一化擋電荷放大器輸出V誤差%