宝应县宝飞振动仪器厂

KD5002电荷放大器涚明书 宝应宝飞振动仪器厂 

KD5002电荷放大器

1、概  述

KD5002/5003型电荷放大器是一种输出电压与输入电荷量成正比的低噪声电荷放大器，与压电型加速度计和其它压电型传感器配接，可测试振动、冲击、动态力等机械量，广泛应用于机械、动力、采矿、交通、建筑、水利、航空、航天、兵器、化爆等部门，也适用于加速度计校准系统使用。该仪器量程操作采用轻触开关，LED显示档位，突破了旋转开关手感差、可靠性低的弱点。该机外型美观、性能稳定，能方便地组成多通道。-10dB分档使输出指示更为合理，性价比高，是传统电荷放大器更新换代的理想产品。

本产品具有如下特点：

●低噪声，电荷、电压输入模式（KD5003为电荷输入)

●归一化适调数字设置

●手动切换量程，按-10dB分档（1、3……分档）

●可选择的高、低通滤波器

●加速度、压力、力测量

●KD5003可多通道任意组合

●交直流供电

●电子轻触开关、LED指示

2、技术指标

2.1  输入特性

    电荷：10⁵pC

2.2  传感器灵敏度适调

三位十进制开关“1-0-0”～“10-9-9”pC/Unit（mV/Unit）*

2.3  输出灵敏度：1mVp～1000mVp/Unit*按1、3系列分七档,手动切换。

2.4  ：误差<±1%

2.5  输出电压：±10Vp/5mA

2.6  输出噪声：＜6mVrms

2.7  频响：加速度：0.3～100KHz（KD5003型0.3～200KHz）

2.8  滤波器：高  通：0.3、1、3、10、30、100Hz（KD5003为0.3、1、3、10），-3dB±1dB

            倍频衰减：-6 dB /oct

            低  通：0.3、1、3、10、30、100kHz（KD5003为1、3、10、30、100、200KHz），-3dB±1dB

            倍频衰减：-12 dB /oct

*（1）Unit单位：指与传感器灵敏度单位相对应的机械量单位，机械量单位可以是：加速度单位ms^-2；力单位N；压力单位Pa。

2.9  过载指示：输出≥10Vp  LED亮

2.10  电源：AC：220V50Hz     DC：±15V

2.11  通电预热约30分钟使用。

2.12  工作环境：温度：0～40℃

               湿度：20～90%RH

2.13  尺寸：60×120×220（KD5003根据通道数定）

3、工作原理

该仪器由模拟电路及数字电路混合组成，模拟电路由电荷级、归一化、滤波器等组成，其原理与普通电荷放大器相同。数字电路由计数器、存贮器、门电路等组成完成量程选择。

电荷放大级是本仪器主要部分

电荷放大级由一个带电容反馈的高输入阻抗高增益的运算放大器所组成，连同压电传感器与输入电缆，其等效电路如下图：

其输出电压：                     QA

                Vo= －

                          Ct+Co+Cf(1+A)

式中：Q——传感器产生的电荷

      Ct——传感器电容

      Co——输入电缆电容 

      Cf——反馈电容

     －A——运算放大器开环增益（负号指输入与输出反相），由于A很大，因此一般情况下：

|Ct+Co<<|Cf(1+A)|这样

            QA                 Q

Vo≈－               ≈－               （A>>1）

          Cf(1+A)               Cf   

由上式可知，若反馈电容Cf不变、则输出电压Vo与输入电荷Q成正比，基本与输入电缆无关，因此可使用较长电缆而对测量无关。

4、面板功能及操作

4.1  前面板

4.1.1  传感器灵敏度适调开关

为了在使用不同灵敏度传感器时能使输出信号量值归一，特设本开关调节。本开关由三片按码开关组成，显示“1-0-0”～“10-9-9”

用于设置传感器电荷灵敏度。

使用中根据传感器指示值按动开关选择不同数值。

4.1.2  过载指示（红色）

    输出10Vp时该灯亮，该灯亮表示仪器输出电压超量程，应调整量程。

4.1.3  输出量程（mV/Unit）

灯亮指示当前的输出量程数值，共七档，1、3、10、30、100、300、1000mV/Unit,可按动量程键切换至所需输出量程档。

输出量程设置，应根据信号的大小，选择适当的量程，使放大器输出一个合适的输出电压并不产生过载，使记录仪表得到一个合适的指示值。

    输出量程范围建议在1Vp—10Vp之间。

4.1.4  高通频率量程

    设置该功能是为了滤除被测信号中无用的低频干扰。仪器采用一阶无源滤波器。灯亮位置为指示当前高通滤波器的工作状态。建议设置低于被测主频率的1/6左右。

4.1.5  低通频率量程

设置该功能是为了滤除被测信号中无用的高频干扰及毛刺。仪器采用二阶巴特奥斯滤波器，灯亮位置为指示当前低通滤波器的工作状态。建议设置高于被测主频率的3倍左右。

4.1.6  电荷输入插座（M5）

用于连接压电型传感器。

4.1.7  电压输入插座（M5）

     可接电压输出传感器测量或接正弦信号源作本仪器校准。

4.1.8  功能/量程键

    “功能”按键控制每个功能的切换，黄灯指示。“量程”按键是当功能定下后，按“△”为选择进，“  ”为选择退。

4.2  后面板

4.2.1  信号输出插座（BNC/Q9）

信号输出端口，输出幅度±10Vp/5mA。

4.2.2  电源开关

    当开关钮拨向“开”的位置时，仪器接通220V50Hz交流电，LED指示灯亮。  

4.2.3  交流电源插座

电源插座与保险丝二合一，并内藏备用品一只。

4.2.4  外接直流电源输入

4.2.5  ⊥/┻

    “⊥”电源零

    “┻”接大地

4.2.6  接地/不接地

根据现场实际情况选择接地和不接地，以确保在干扰下时信号的真实、稳定。

5、使用方法

5.1  根据所用传感器的灵敏度，设置电荷放大器的归一值。设置方法为拨动电荷放大器灵敏度适调开关，拨入数字与开关对应位置。

5.2  设置高、低通频率。

传感器安装、配置见下图

5.3  根据信号大小，设置输出量程mV/Unit档位。

5.4  机械量的计算

当传感器的灵敏度在0.1～1099时，输出机械量的计算见下表，其余类推。

例：用电荷灵敏度为5.10pC/ms^-2的压电加速度计测量63Hz的振动。

将传感器灵敏度归一化拨成5 1 0 ，下限滤波器置10Hz，上限滤波器置0.3KHz，量程开关由低档1mV 至100mV,此时输出为1888mVp,根据5.4“机械量的计算”得

     1888

                  =18.88ms^-2

   100mV/Unit

此时的加速度为19 ms^-2

5.5  注意事项

5.5.1  现场环境与系统接地是保证测试正常的关键因素之一,特别是现场有强力磁电场时,整个测试系统稍有一点疏忽将产生干扰,反映在输出端的将是远大于正常值的交流噪声,或是飘忽不定的信号。

保证整个测量系统一点接地是防止地回路产生干扰的方法之一。如果传感器是多测点，将接地选择在三次仪表（记录分析设备）上。

尽量减短传感器与电荷放大器的电缆长度。

仪器可垫绝缘材料与地绝缘。输入输出导线外层不要破损，以免产生地回路。现场长期监测可采用电荷前置器。

5.5.2  若使用直流供电，需拔去交流电插头。直流电压按正负接入。

5.5.3  本仪器是高输入阻抗放大器，因此保持测试系统的高绝缘非常重要，对输入插座及电缆插头、传感器的清洁、干燥是很必要的，谨防油污、水、汽污染影响测试准确性。仪器不用时将输入端防尘帽旋紧，装入存放箱。

    电压信号切勿送入电荷输入端。

5.5.4  本仪器原则上属Ⅱ类仪器，若在超过规定的环境场合使用，应注意避免酸、碱、盐、雾、淋雨及过强的幅射场。

本仪器非人为因素损坏包一年。

长期不用应注意经常通电4小时，以防潮湿。

5.5.5  仪器检查可从电压端送入1V/160Hz信号

    KD5002量程置10mV档，归一化置10-0-0，滤波器0.3Hz —100KHz，此时输出应1000±5mV为佳。

5.5.6  仪器开机后，有些功能中的量程显示灯会不亮，此时，将功能黄灯切换到该功能，按动几次▲量程增加开关，量程绿灯会恢复，也可重新启动电源开关。KD5002电荷放大器涚明书