电荷放大器检定规程

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1、电荷放大器检定规程 VerificationRegulationofChargeAmplifier JJG338—97代替JJG338—83 本检定规程经国家技术监督局1997年9月1日批准，并自1998年3月1日起施行。归口单位：中国计量科学研究院起草单位：中国计量科学研究院中国航空工业总公司三○四研究所本规程技术条文由起草单位负责解释。本规程主要起草人：李文龙（中国计量科学研究院）于梅（中国计量科学研究院）参加起草人：于仲敏（中国计量科学研究院）杨素贞（中国航空工业总公司三○四研究所） 目次 一

2、概述二技术要求三检定条件四检定项目和检定方法五检定结果的处理和检定周期附录1电荷放大器各旋钮的辨认附录2公式的举例说明及推导附录3低于2Hz的失真度测量方法介绍附录4检定记录、检定证书背面格式 电荷放大器检定规程 本规程适用于新制造、使用中和修理后的二级和三级电荷放大器的检定。 一概述 电荷放大器是接压电传感器的一种前置放大器，它的输出电压正比于输入电荷。电荷放大器广泛地应用于振动、力、压力、声学等非电量电测技术中。电荷放大器的核心——电荷转换级是一种特殊形式的运算放大器，如图1所示。电容Ci是传感

3、器的等效电容，Cf是电荷转换级的反馈电容器。  图1电荷转换级的电原理图 根据运算放大器的理论，开环增益和输入阻抗很高的放大器A的输出电压eo与输入电动势ei的关系为：（1）图1中Σ点的电位几乎为零，是所谓虚地点，因此电容器Ci极板上的电荷Qi为Qi＝Ciei（2）将（2）式代入（1）式得（3）（3）式表明：电荷转换级的输出电压正比于输入电荷，比例系数就是反馈电容的倒数。上述电荷转换级在电荷放大器中是第一级，其后往往还有滤波器、积分器、归一化放大器以及输出放大器等，典型的电荷放大器方框图如图2。  

4、图2典型的电荷放大器方框图 二技术要求 1环境特性 电荷放大器的工作环境应符合温度0～40℃；湿度（40℃时）20～90％RH的要求。 2电荷放大器的分级 电荷放大器按准确度分级，按下限频率又分为A类和B类。电荷放大器分级分类情况详见表1。 表1 准确度等级准确度（20±5）℃%下限频率（3dB）Hz上限频率（0.5dB）kHz失真度%输入等效噪声电荷pC二级A类25×10－61010.5B类20.33010.1三级A类310－51021B类30.31020.5 3参数指标 3.1电荷放大器准确度σ

5、由衰减档误差δ1、归一化误差δ2和线性误差δ3按（4）式合成。（4）电荷放大器线性误差的测量范围，应从本衰减档的满量程到相邻的灵敏度高一档的满量程。在线性误差测量范围内，等间隔地测量10个输出电压值，并计算相应的传输系数，再求出9个传输系数相对于满量程传输系数的相对误差，取9个相对误差中最大的1个作为电荷放大器的线性误差。3.2电荷放大器的下限频率，是指电荷放大器在低频的传输系数比160Hz下降3dB的频率。3.3电荷放大器的上限频率，是指电荷放大器在高频段的传输系数比160Hz下降0.5dB的频率

6、。在电荷放大器的通频带内，传输系数的频率响应波动不得超过0.5dB。3.4电荷放大器的输入噪声是用一个（1000±5）pF电容接到电荷放大器的输入端与地之间，电荷放大器归一化置于100。高通滤波器置于最低档，低通滤波器置于最高档，在电荷放大器最高灵敏度档位测量输出噪声，再折算为电荷放大器输入端的等效噪声电荷量。 4低通滤波器的特性 4.1电荷放大器必须具备一个或多个低通滤波器。推荐的截止频率系列是100kHz，30kHz，10kHz，3kHz……等，也可以用一个可连续调谐的低通滤波器。4.2低通滤波

7、器的截止频率是指传输系数下降3dB的频率，在滤波器的通频带内，传输系数上下波动不得超过0.5dB；在通频带外，应以每倍频程不小于12dB的斜率衰减（专用的例外）。4.3滤波器截止频率误差由（5）给出0.9f标≤f实≤1.2f标（5）式中：f标——电荷放大器面板上标出的截止频率；f实——实际测得的截止频率。对连续可调的滤波器，可参考第4.1款选一个频率测量。 5对负载能力的要求 5.1电荷放大器作电流输出时，应规定最大输出电流（峰值）。在最大输出电流时，电荷放大器的输出电压不得低于1.5V（峰值）。输

8、出波形不得失真，失真度也应符合要求。 6接插件 电荷放大器的输入、输出插座只能从Q9和M5二种中选取。 三检定条件 7检定时环境条件 7.1电荷放大器的检定应在（20±5）℃和相对湿度小于85％的室内进行。7.2室内应无强的电磁场干扰和腐蚀性气体。 8检定用仪器 8.1作信号源的低频振荡器应包括从0.1Hz到100kHz的频率范围。可以使用一个或几个振荡器，振荡器的内阻、输出电流、输出电压、输出电压幅度稳定性、频率误差、失真度等规定如表2。 表2 频段（Hz）0.1～