YE5850A電荷放大器使用說明書

1、YE5850A電荷放大器使用說明書江蘇聯(lián)能電子技術(shù)有限公司一、 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(jī)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(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定。YE5850A電荷放大器具有如下特點(diǎn)：l 采用高質(zhì)量進(jìn)口器件，穩(wěn)定可靠l 可輸入電荷信號或電壓信號l 輸入等效直流電阻可達(dá)1014l 頻帶寬2Hz-100KHzl 輸入可配接長電纜而不影響測量精度l 操作簡單，維修方便，性能好，價格低l 有兩種極性輸出使用環(huán)境符合

2、SJ2075-82電子測量儀器環(huán)境要求及其試驗(yàn)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%。2.5 濾波器

3、及頻率響應(yīng)2.5.1 高通濾波器： 下限頻率（-3dB）和時間常數(shù)見表1。 注：（1）unit表示機(jī)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、20±2%；b、相對濕度（4575）%RH；c、供電電壓AC220V±2%，DC±18V27V；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AC220V±10%，DC±18V27V。 偏 差：0.3Hz以上-3dB±1dB，0.3Hz和0.3Hz以下檔為-3dB

4、±1.5dB。 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：0.3，1，3，10，30和100kHz（-3dB） 偏 差：-3dB±1dB 衰減斜率：約-12dB/oct。 2.6 輸出特性 2.6.1 最大輸出：±10Vp（DC30 kHz）2.6.2 最大輸出電流：5mA2.6.3 在頻率低于30 kHz，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）。

5、 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AC220±10% 10VA或DC±18-27V500mA。 2.11 外形尺寸：70（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(jī)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(yùn)算放大器組成。得到高阻抗和低輸入電流

6、，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(yùn)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

7、出相等。 輸出放大器為一增益可調(diào)的運(yùn)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(jī)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(jī)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，并裝有限流保護(hù)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(jī)使用，也可多臺進(jìn)行外插式組合，機(jī)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

8、.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(diǎn)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(diǎn)亮。 5.1.1.4 輸出mV/Unit傳感器靈敏度輸出mV/Unit關(guān)系見表2。 表2 輸出 實(shí)際輸出 mV mV/Unit 傳感器靈敏度范圍 0.1 1 10 1001000 0.1-1.099 0.01 0.1 1 10100 1-10.99 0.1 1 10 1001000 1

9、0-109.9 1 10 100 100010000 100-1099 10 100 1000 10000100000其余類推： 被測機(jī)械量unit=YE5850A輸出電壓（mv）/ 實(shí)際輸出×××mv/unit 5.1.1.5 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 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。

10、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(jī)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220V±1050Hz交流電源 5.1.1.14 保險絲座 內(nèi)裝0.5A保險絲管，更

11、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(xiàng) 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)管以保證儀器有極高的直流輸入阻抗，因此為

12、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(jī)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電源的儀器配套使用時，若多點(diǎn)

13、接地則可能出現(xiàn)50Hz干擾，此時需注意選擇合理的一點(diǎn)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(jìn)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(jī)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(diǎn)，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，以免絕緣電阻極度下降，影

14、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0±10Vp，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(fèi)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

15、器的殘存電荷，然后去掉金屬導(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(jìn)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(jìn)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(jìn)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

16、載燈不亮，下限頻率調(diào)至0.003檔，實(shí)際下限=0.003×100=0.3Hz。 輸出接電壓表，讀數(shù)為1246mv。 則3 Hz振動加速度=1246mv / 100mv/unit =12.46unit=12.46g 5.1.3.3 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(jìn)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(jìn)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。

17、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。 現(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/unit 10mv/unit ÷10Kg =12.4PC/Kg 5.1.3.4 沖擊測量進(jìn)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(jìn)行沖擊測量，以防輸出漂移。Hz高頻截止點(diǎn)頻率響應(yīng)必須在此范圍內(nèi)平直低頻截止點(diǎn) 1000005210000 51000 5 2 10

18、0 5 2 10 5 2 1 5 2 0.1 5 2 0.01 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 200 mS 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，上限頻率可適當(dāng)調(diào)低。5.2 維修5.2.1 維護(hù)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(qiáng)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/unit0.111010010000.11101001000100mv11010010001010010001000mv1010010001001000表三注意：場效應(yīng)管的管腳不要插錯，6腳對準(zhǔn)管座的缺口處