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
2014-04-25实施
2013-10-25发布
国家质量监督检验检疫总局发布 JJG338—2013
电荷放大器检定规程
JJG338—2013 代替JJG338—1997
VerificationRegulationofChargeAmplifiers
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 1 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) (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)
..
I JJG338—2013
引言
本规程依据JJF1002—2010《国家计量检定规程编写规则》对JJG338--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；一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；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。 JJG338-1997的历次版本发布情况为：
-JJG3381983,
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—2008 压电加速度计检定规程 JJG449—2001 倍频程和1/3倍频程滤波器检定规程 JJG834—2006 动态信号分析仪 JJF1156—2006 6振动、冲击、转速计量术语及定义 JJF1269—2010 0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-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transmissioncoefficient
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U、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 JJG338—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。
O
e
O
图1 电荷放大器的电荷转换级原理电路图
jaC
(1)
E
jwC,
式中： e。- 电荷放大器电荷转换级的输出电压，V； e,- 一电荷放大器电荷转换级的输入电动势，V； C,一一电荷放大器电荷转换级的等效输人电容，pF； Cr一一电荷放大器电荷转换级的反馈电容，pF。
Q =Ciei
(2)
式中： Q: 一电荷放大器电荷转换级的输人电荷量，PC。
1 C
e.= Q
(3)
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
鸿波器
O
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、归一化误差分和输入等效电荷噪声为三个级别。电荷放大器分级见表1。 2 JJC338—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
A类 ≤0.5 B类 <0.5 A类 41.0 B类 ≤1.0 A类 ≤1.5 B类 ≤1.5
≤0.1 ≤0.1 ≤0.2 《0.2 ≤0.5 ≤0.5
≤1×10-6 0.3 ≤5×10-6 ≤0.50 ≤0.3
级
≤0.10
0.30
级
≤0.10 ≤1.00 <0.50
≤1X10° ≤0.3
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表示倍程）。低通滤波器的一3dB截止频率称上限频率，记为f.。 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土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。
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