Что такое усилитель заряда?

Что такое усилитель заряда?

Усилитель заряда — это усилитель, который преобразует очень слабый сигнал заряда, генерируемый пьезоэлектрическим датчиком, который трудно измерить, в пропорциональный сигнал напряжения.

Поскольку сигнал заряда, генерируемый пьезоэлектрическим датчиком, точно пропорционален давлению, приложенному к пьезоэлектрическому датчику, очень полезно точно измерить это значение. Усилители заряда могут преобразовывать сигнал заряда, генерируемый датчиком давления, в напряжение, которое точно пропорционально заряду.

Применение усилителей заряда

1. Усиление пьезоэлектрических датчиков

Усилители заряда используются для проведения измерений с помощью пьезоэлектрических датчиков. Усилители заряда используются, когда пьезоэлектрические датчики устанавливаются в замкнутых пространствах или в средах с высокими температурами окружающей среды. Это связано с тем, что пьезоэлектрические датчики имеют небольшие размеры, некоторые из них обладают высокой термостойкостью и часто используются для измерений в вышеуказанных средах.

Усилители заряда также идеально подходят для измерений, требующих быстрой реакции. Пьезоэлектрические датчики измеряют мельчайшие смещения и могут производить высокосинтетические датчики. Они используются для усиления измеренного мельчайшего смещения с помощью усилителя заряда. 2.

2. Другие

Они широко используются в приборах, измеряющих ионизирующее излучение, таких как пропорциональные счетчики и сцинтилляционные счетчики. Эти приборы обнаруживают излучение в ионизирующих явлениях и измеряют энергию каждого импульса.

Усилители заряда могут использоваться для преобразования импульсов заряда от детектора в выходное напряжение, что позволяет измерять каждый отдельный импульс.

Принцип работы усилителей заряда

Как уже упоминалось, пьезоэлектрические датчики генерируют небольшой электрический заряд при приложении давления. Роль усилителя заряда заключается в преобразовании этого небольшого заряда в напряжение, которое можно измерить.

1. Преобразование заряда

Усилители заряда преобразуют отрицательный выходной заряд, пропорциональный давлению, прикладываемому пьезоэлектрическим датчиком, в положительное пропорциональное напряжение. В современных усилителях заряда этот сигнал может использоваться непосредственно в цифровой форме.

Преобразуя заряд в сигнал напряжения, он становится сигналом, который может быть введен в измерительный прибор (DAQ, анализатор FFT, осциллограф и т. д.), который обрабатывает данные.

2. Механизм усиления

Интегрирующий усилитель используется, когда усилитель заряда преобразует небольшой заряд в напряжение. Если емкость конденсатора интегрирующего усилителя равна Cg, а заряд небольшого заряда равен Q, напряжение V получается из уравнения V = Q/Cg.

Конфигурация интегрирующего усилителя усилителя заряда представляет собой схему, состоящую из операционного усилителя и конденсатора. Ток, поступающий в конденсатор, интегрируется по времени, и схема усиливает заряд.

Весь входной заряд заряжается на конденсаторе. Аналогичная схема интегрирующего усилителя заряда — это интегрирующая схема. Это схема с резистором, схема преобразования тока в напряжение, на входе. Она имеет функцию временного интегрирования и усиления напряжения.

3. Функция подавления шума и защиты

Усилитель заряда имеет фильтр верхних частот и фильтр нижних частот на выходных точках для устранения шума. В некоторых случаях резистор подключается к входу схемы усилителя заряда. Этот резистор предназначен не для преобразования тока в напряжение, а для защиты от чрезмерных входных сигналов.

Как выбрать усилитель заряда

На практике очень важно выбрать усилитель заряда, подходящий для цели измерения, чтобы проводить точные измерения. При выборе усилителя заряда важно учитывать следующие аспекты

1. Количество каналов измерения

Если имеется несколько точек измерения, измерение невозможно выполнить без нескольких каналов измерения. Если количество каналов измерения недостаточно, измерение, конечно, можно выполнить, купив больше усилителей заряда, но это менее выгодно из-за более высокой стоимости и более сложной настройки.

2. Размер входного сигнала заряда

Также важно определить, совместим ли пьезоэлектрический датчик с большими и малыми сигналами заряда. Естественно, измерения не могут быть выполнены, если диапазоны измерений не совпадают, но необходимо ввести усилители заряда с диапазоном измерения, который соответствует будущим планам измерений.