JJG 338-1997

二技术要求·...................................................................................... (2 ) 三检定条件·.....................................................................................: ( 3 ) 四检定项目和检定方法··································································⋯⋯(5) 五检定结果的处理和检定周期·.............................................................. (12) 附录1 电荷放大器各旋钮的辨认··。。·。················································⋯⋯(13) 附录2 公式的举例说明及推导·························································⋯⋯(14) 附录3 低于2 Hz的失真度测量方法介绍·············································⋯⋯(16) 附录4 检定记录、检定证书背面格式 ····················。···························⋯⋯(18) JJG 338- 1997 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人电荷。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C;是传感器的等效电容,C,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,开环增益和输人阻抗很高的放大器A的输出电压。。与输人电动势。;的关系为: C i - C f 一 - - 1 9wcf 1 i(UC; (1) 图1中习点的电位几乎为零,是所谓虚地点,因此电容器C;极板上的电荷Qi为 Q.=C;e; (2) 将(2)式代人(1)式得 e。一1Q 七f (3) (3)式表明:电荷转换级的输出电压正比于输人电荷,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2a JJG 338- 1997 图2 典型的电荷放大器方框图技术要求环境特性电荷放大器的工作环境应符合温度0--40°C;湿度(40°C时)20%-90% RH的要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 1 求 2 情况详见表to 衰1 准确度等级准确度 (20士5)C % 下限频率 (3dB) Hz 上限频率 (0.5dB) kHz 失真度% 输人等效噪声电荷 PC 二级 A 类 2 5x10一6 10 1 0。

5 B类 2 0.3 30 1 0。

1 三级 A 类 3 10一5 10 2 1 B类 3 0.3 10 2 0。

5 参数指标电荷放大器准确度。由衰减挡误差8,、归一化误差S:和线性误差S;按(4)式合勺 J 八 」。=,/82 1+Sz+S3 (4) 电荷放大器线性误差的测量范围,应从本衰减挡的满量程到相邻的灵敏度高一挡的满量程。 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, z JJG 338- 1997 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。

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160 Hz下降3 dB 的频率。

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160 H:下降0。

5 dB的频率。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0.5 f 0 3。

4 电荷放大器的输人噪声是用一个(1 000士5) pF电容接到电荷放大器的输人端与地之间,电荷放大器归一化置于1一0一0。高通滤波器置于最低挡,低通滤波器置于最高挡,在电荷放大器最高灵敏度挡位侧量输出噪声,再折算为电荷放大器输人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100 kHz, 30 kHz, 10 kHz, 3 kHz...⋯等,也可以用一个可连续调谐的低通滤波器。

2 低通滤波器的截止频率是指传输系数下降3 dB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。

5 dB;在通频带外,应以每倍频程不小于12 dB的斜率衰减 (专用的例外)。

3 滤波器截止频率误差由(5)给出 0.9f标毛f实镇1.2斥 (5) 式中f+x— 电荷放大器面板上标出的截止频率; f — 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1.5 V (峰值)。输出波形不得失真,失真度也应符合要求。

6 接插件电荷放大器的输人、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(2015)°C和相对湿度小于85%的室内进行。

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。

1 Hz到100 kHz的频率范围。可N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、 JJG 338一1997 失真度等规定如表2。 表2 频段(Hz) 0.1一100 100一103 103一104 10斗一2义104 IOml n幅度稳定性% 2 0.1 0.2 0。

2 内阻n < 10 k 一, 一 < 100 } < 10 < 5 输出电流n1A 1 1O 7O 130 一输出电压V (峰值) 化一 lO { 10! 1O 一 10 频率偏差% 3 2 1 1 失真度% 0.3 一 0.2 一 0.2 0。

2 注:对于0.1一ZHz的频段,如果没有可用仪器则用示波器观察失真度和稳定性,应看不到失真和幅度不稳方可使用。

2 示波器使用频段为DC一20 kHz,,轴测量误差应小于5% (也可使用相当的电压表)。

3 交直流数字电压表推荐用真有效值检波的电压表。 直流电压测量误差<0.0 1%; 交流电压测量误差<0·2%; 频率范围:上限20 kH:,下限低于5 0 Hz。

4 电容器 3个电容器的容量必须稳定,损耗小(t g占簇10一4),装在很好的屏蔽盒中。3个电容器的容量分别约为10 pF,lo0 pF及1 0o0 pF,具体容量应通过误差小于0.0 5% 的电容电桥测量后确定。测试电容器每3个月测量1次,在潮湿高温天气使用时,应增加测量次数。

5 数字频率计当振荡器频率偏差较大时,可用数字频率计来监视信号频率。数字频率计应能测量周期,测量误差小于0.1%。

6 失真度测量仪ZHz一100kHz,失真度范围0,1%一1 0%。

7 秒表测量误差为015。 JJG 338- 1997 四检定项目和检定方法 9 外观检查旋钮转动灵活,波段开关跳步清晰,定位准确。输出输人插座不允许松动。归一化,衰减挡,滤波器及积分器旋钮都必须有明确的标志。

10 低通滤波器的检定 10。