壓電加速度傳感器測(cè)量電路的研制.pdf

1、壓電加速度傳感器是振動(dòng)與沖擊測(cè)量的核心部件，在現(xiàn)代工業(yè)和自動(dòng)化生產(chǎn)過程中具有非常重要的作用，特別是在精度、長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性等方面具有獨(dú)到之處。壓電加速度傳感器可以看作是能產(chǎn)生電荷的高內(nèi)阻發(fā)電元件，其產(chǎn)生的電荷量很小，而一般的測(cè)量電路的輸入阻抗較小，壓電片上的電荷通過測(cè)量電路時(shí)會(huì)被輸入電阻迅速泄漏而引入測(cè)量誤差。因此壓電加速度傳感器要有與之配套的測(cè)量電路一起使用，否則其使用就要受到很大的限制。 電荷放大器是目前最常用的壓電加速度傳感器

2、的測(cè)量電路，它能得到與輸入電荷成比例的電壓輸出，其特點(diǎn)之一就是傳感器的靈敏度與電纜長(zhǎng)度無關(guān)。本文提出了一種用集成芯片來取代大量分離元件的電荷放大器的設(shè)計(jì)方法，所設(shè)計(jì)的電荷放大器由電荷轉(zhuǎn)換級(jí)、歸一化放大級(jí)、高低通濾波級(jí)、輸出級(jí)、穩(wěn)壓電源和過載指示級(jí)等六個(gè)部分組成。并在電荷轉(zhuǎn)換部分的靈敏電容的切換和輸出放大級(jí)的增益切換電路中提出一種程控方法解決的方案，并進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析，從而解決了手動(dòng)調(diào)節(jié)容易給系統(tǒng)帶來誤差和干擾的問題。同時(shí)本文對(duì)電路系

3、統(tǒng)中存在的干擾信號(hào)及引入的誤差作了細(xì)致的理論分析，并采取了相關(guān)的辦法進(jìn)行解決。最后，和標(biāo)準(zhǔn)的電荷放大器的性能進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的可行性。 作者完成的主要工作包括：(1)通過對(duì)壓電加速度傳感器的測(cè)量電路的各種實(shí)現(xiàn)方案的深入調(diào)研，提出了一種用集成芯片取代大量分離元件的電荷放大器的實(shí)現(xiàn)方案；(2)制作了完整的電路板；(3)在電荷轉(zhuǎn)換部分的靈敏電容的切換和輸出放大級(jí)的增益切換電路的實(shí)現(xiàn)上提出了程控的方案；(4)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，給出了