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JJG 338-2013 电荷放大器 高清晰版

资料类别:行业标准

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内容简介

JJG 338-2013 电荷放大器 高清晰版 JJG
中华人民共和国国家计量检定规程
JJG338—2013
电荷放大器
Charge Amplifiers
2013-10-25发布
2014-04-25实施
国家质量监督检验检疫总局发布 JJG 338—2013
电荷放大器检定规程
JJG 338—2013 代替JJG338—1997
VerificationRegulation of ChargeAmplifiers
归口单位:全国振动冲击转速计量技术委员会主要起草单位:中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术
研究所
参加起草单位:北京市计量检测科学研究院
扬州英迈克测控技术有限公司
本规程委托全国振动冲击转速计量技术委员会负责解释 JJG338—2013
本规程主要起草人:
邵新慧(中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所) 曾吾(中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所)
参加起草人:
张宁宁(中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所)李学瑞(北京市计量检测科学研究院)陈启山(扬州英迈克测控技术有限公司) JJG338—2013
目 录
引言
(Ⅱ) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (3) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (4) (5) (5) (15) (15) (16) (17) (21)
范围· 2 引用文件 3 术语和计量单位· 3.1增益挡 3.2归一化挡 3.3 传输系数… 4 概述·. 5 计量性能要求 5. 1 电荷放大器的分级 5. 2 输人等效电荷噪声.. 5.3 归一化误差· 5. 4 增益挡误差· 5. 5 线性误差· 5.6 失真度 5. 7 低通滤波器截止频率(上限频率) 5.8 高通滤波器截止频率(下限频率) 5. 9 幅频特性 5.10 相频特性 5.11 积分器误差 6 通用技术要求 6.1 外观要求 6.2其他技术要求 7 计量器具控制 7. 1 检定条件… 7. 2 检定项目 7. 3 检定方法 7. 4 检定结果的处理 7. 5 检定周期· 附录A等效下限频率的推导附录 B 检定原始记录推荐格式附录 C 检定证书/检定结果通知书内页信息及格式
1
.
I JJG338—2013
引言
本规程依据JJF1002一2010《国家计量检定规程编写规则》对JJG338一1997《电荷放大器》进行修订,与JJG338一1997相比,除编辑性修改外,主要技术变化如下:
将“衰减挡”改称为“增益挡”;一取消了“准确度合成”的定义;修改了电荷放大器分级表,增加了“一级”的级别,取消了“准确度”、
“0.5dB上限频率”和“失真度”级别判定条件,增加了“增益挡误差”级别判定条件;
提高了归一化误差、线性误差和失真度的技术指标要求;
-
一将“下限频率”的寻找改为对“高通滤波器限截止频率处衰减量”的判定;一将“低通滤波器截止频率误差”的判定改为对“低通滤波器限截止频率处衰减
量”的判定;
取消了“0.5dB上限频率”检定项目;一增加了“数字式归一化挡”的“归一化误差的检定方法”;一增加了幅频特性和相频特性的计量性能要求;一细化了积分器误差的计量性能要求。 JJG338一1997的历次版本发布情况为:
JJG338—1983。
II JJG338—2013
电荷放大器检定规程
1范围
本规程适用于电荷放大器的首次检定、后续检定和使用中检查。
2 引用文件
本规程引用下列文件: JJG233一2008压电加速度计检定规程 JJG449一2001倍频程和1/3倍频程滤波器检定规程 JJG834一2006动态信号分析仪 JJF1156一2006振动、冲击、转速计量术语及定义 JJF1269一2010压电集成电路传感器(IEPE)放大器校准规范 GB/T20485.1一2008振动与冲击传感器校准方法第1部分:基本概念凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规程;凡是不注日期的引用文
件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。
3术语和计量单位
以下术语和定义适用于本规程:
3.1增益挡gainswitch
电荷放大器“输出放大器”功能模块的选择开关或按键,其变量用G表示,单位
为V/Unit。 3.2归一化挡unityswitch
电荷放大器“归一化放大器”功能模块的选择开关或按键,也叫作“传感器灵敏度挡”,其变量用S表示,单位为pC/Unit。 3.3传输系数transmission coefficient
电荷放大器输入电荷量与输出电压的比值,用T表示,单位为pC/V。
4概述
电荷放大器是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。电荷放大器广泛应用于振动、冲击、力、压力、声强等非电量电测中。
电荷放大器的核心一一电荷转换级是一种特殊形式的运算放大器,见图1。其中C 是传感器及导线的等效电容,C是电荷转换级的反馈电容。
根据运算放大器的理论,开环增益和输入阻抗很高的电荷放大器的输出电压e。和
输入电动势e:的关系见公式(1)。
图1中Us点的电位几乎为零,是所谓的虚地点,因此电容器C:极板上的电荷Q 与电动势e;的关系可表示为公式(2)。
1 JJG 338—2013
将公式(2)代人公式(1)得到公式(3)。公式(3)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负倒数。
C
O
c8
O
图1电荷放大器的电荷转换级原理电路图
A
jwC
C C
(1)
eo
C
1
joC
式中: eo- 电荷放大器电荷转换级的输出电压,V;
电荷放大器电荷转换级的输人电动势,V;
e:
C一电荷放大器电荷转换级的等效输人电容,pF; Cf- 电荷放大器电荷转换级的反馈电容,pF。
(2)
Q: = C;ei
式中: Q- 电荷放大器电荷转换级的输入电荷量,pC。
VQ:
(3)
e. Cr
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级、积分放大器级、归一化放大器级以及输出放大器级等,典型的电荷放大器方框图见图2。
电荷转换级
归一化放大器
积分放大器
输出放大器
0
O
滤波器
图2 典型的电荷放大器方框图
5计量性能要求
5.1 电荷放大器的分级
电荷放大器按下限频率分为A类和B类,按增益挡误差、归一化误差分和输人等
效电荷噪声为三个级别。电荷放大器分级见表1。 2 JJG338—2013
表1电荷放大器的分级
输入等效电
增益挡误差 归一化误差 下限频率 荷噪声(有效 线性误差 谐波失真度
级别
%
%
%
Hz
%
值)pC ≤0.20 ≤0.05 ≤0.50 ≤0.10 ≤1.00 ≤0.50
A类 0.5 B类 0.5 A类 ≤1.0 B类 ≤1.0 A类 ≤1. 5 B类 ≤1.5
M0.1 M0.1 M0.2 M0.2 M0.5 ≤0.5
≤1X10-6 ≤0.3 ≤5X10-6 ≤0.3 ≤1×10-5 ≤0.3

≤0.10
≤0.30
二级
三级
5.2 输人等效电荷噪声
当用一个1000pF的标准电容接到电荷放大器的输入端与地之间时,由输出电压
有效值折算出的输入电荷量,应满足表1的要求。 5.3归一化误差
电荷放大器归一化挡实际比例系数与放大器归一化理论系数的误差,应满足表1的要求。 5.4增益挡误差
电荷放大器增益挡实际比例系数与放大器增益挡理论系数的误差,应满足表1的
要求。 5.5线性误差
在电荷放大器输出电压量程范围内,在相同挡位设置下,不同输出电压时的传输系数与相应基准值(拟合后的直线)的最大偏差值对额定输出电压的百分比,应满足表1 的要求。 5.6失真度
以标准正弦电荷信号通过电荷放大器,通过测量输出电压信号的谐波失真度评价电荷放大器的失真度指标,应满足表1的要求。 5.7低通滤波器截止频率(上限频率)
电荷放大器通常具备多挡可调节的低通滤波器,应按生产厂家说明书中给出低通滤波器的截止频率进行检定。低通滤波器在截止频率处的衰减应为(一3土1)dB[或(一10士3)%。一3dB截止频率外的高频衰减斜率应不小于12dB/oct(专用的除外, oct表示倍频程)。低通滤波器的一3dB截止频率称上限频率,记为fu。 5.8高通滤波器截止频率(下限频率)
电荷放大器通常具备多挡可调节的高通滤波器,应按生产厂家说明书中给出低通滤波器的截止频率进行检定,高通滤波器在截止频率处的衰减应为(一3士1)dB[或(一10士3)%。高通滤波器的一3dB截止频率称下限频率,记为f1。
3
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