CN1289912C - 一种压电加速度计前置放大器 - Google Patents

Abstract

一种便于安装和拆卸，具有电荷放大器作用的压电加速度计前置放大器，属于振动传感器领域。该前置放大器包括插孔(1)、输出端绝缘体(2)、输出端外壳(3)、电荷放大集成电路(4)、输入端绝缘体(5)、旋钮(6)、插针(7)、连接端外壳(8)八个部件。使用该前置放大器可以方便的将普通压电加速度计的高输入阻抗转变为低输入阻抗，该发明具有连接简单、成本低廉、使用方便等优点。

Description

一种压电加速度计前置放大器

技术领域

本发明提出一种压电加速度计前置放大器，该器件能够很方便地安装在压电加速度计上和并从其上拆卸，同时将压电加速度计的高输入阻抗转变为低输入阻抗，属于压电传感器领域。

背景技术

振动是现代各种工程，如导弹、飞机、船舶、汽车、桥梁乃至堤坝和建筑物的各种设计的重要特性。任何物体都有振动，振动量的大小反映一个物体、一台设备的运行状况。在各类测震传感器中，压电加速度计以其尺寸小、重量轻、频率范围宽(0.5～20000Hz)等优点被广泛应用。在对航空发动机、船舶高速柴油机、冶金系统和火力发电机等的振动监测中，均少不了使用各种形式的压电加速度计。

压电加速度计是利用压电陶瓷、晶体材料的压电效应，将机械能转换成电能。当压电加速度计受到振动作用时，其输出电压的大小与所受的振动加速度成正比。然而普通压电加速度计的输出信号只有通过信号转化才能被普通仪器仪表装置测量得到。

目前常用的一种信号转化方式是将输出信号输入到电荷放大器后再与仪器仪表相连接。这种连接方式在传感器和仪器仪表中增加了电荷放大器，大大增加了安装和调试的过程，不利与快速检测的进行。此外这种电荷放大器一般需要依赖进口，而每个电荷放大器的售价一般在几千美元以上，大大增加了测量成本。

发明内容

本发明提出的前置放大器解决了上述难题，提出了一种体积小巧，结构简单，便于制作，成本较低，易于装卸的压电加速度计用前置放大器。本装置结构以往还从未见报道。

如图1所示，本发明由1-插孔、2-输出端绝缘体、3-输出端外壳、4-电荷放大集成电路、5-输入端绝缘体、6-旋钮、7-插针、8-连接端外壳八个部分组成。

1-插孔是信号输出的接口，它与4-电荷放大集成电路的正极相连，输出的已被放大和处理的信号直接输送给测试仪器仪表。连接接口仍然使用普通压电加速度计的标准接口。同时该插孔也将与外接直流电源相联接，为电荷放大集成电路提供必要的工作电压。

2-输出端绝缘体是工程塑料或氟塑料，使得正极输出与大地绝缘，并且有一定的弹性，这样可以比较紧密地连接1-插孔和3-输出端外壳。

3-输出端外壳常用不锈钢或者铜加工而成，并且输出螺纹可以是公制M5、M6螺纹。3-输出端外壳与8-连接端外壳是采用挤压配合连接，也可以用粘合剂或者焊接相连接。同时它还须将4-电荷放大集成电路压紧在8-连接端外壳的内部，不仅如此，在压紧面与4-电荷放大集成电路的接地极导通构成回路。

4-电荷放大集成电路的基本原理图如图2所示，由晶体管、电阻、输入端、输出端和基片组成。晶体管由结型场效应管和低噪声双级型晶体管构成，场效应管的栅极作为输出端并通过电阻R_S接地(与3-输出端外壳和8-连接端外壳连接)，漏极D与双极型晶体管的集电极C作为输出端(与1-插孔连接)，发射极e通过电阻Re接地，电阻R_G一端与接地端相连，另一端通过另一电阻与输出端相连，输出端既与电源连接又作为信号输出线，构成二线制机构。

5-输入端绝缘体的材料、形式与2-输出端绝缘体一致，仅将尺寸作调整，用于连接7-插针和8-连接端外壳，并且起到绝缘作用。

6-旋钮是用于固定5-输入端绝缘体，防止其上下浮动，旋钮与外壳的连接采用螺纹连接。

7-插针将直接与传感器相连接作为输入通道，并且与4-电荷放大集成电路的输入级相联接。该插针与1-插孔都需要导电性能较好并且具有一定弹性和耐磨性的铜材料加工。

8-连接端外壳采用M5或者M6公制螺纹于压电加速度计顶端连接。

该发明比之传统压电加速度计用的电荷放大器具有连接简单、使用方便，并且大大降低了成本和减小了使用的空间等特点。用户可将数个普通压电加速度计当作体内装有集成电路的压电加速度计使用，可以节省电荷放大器的制作成本，使得普通压电加速度计具有更为广泛的应用。

附图说明

图1为本发明提出的一种压电加速度计前置放大器结构图。1-插孔、2-输出端绝缘体、3-输出端外壳、4-电荷放大集成电路、5-输入端绝缘体、6-旋钮、7-插针、8-连接端外壳。

图2为电荷放大集成电路的基本原理图。

具体实施方式

将压电加速度计固定在待测物表面后，将前置放大器直接旋于压电加速度计上并连接测试导线后即可进行检测。

Claims (3)

1、一种压电加速度计前置放大器，其特征在于包括插孔(1)、输出端绝缘体(2)、输出端外壳(3)、电荷放大集成电路(4)、输入端绝缘体(5)、旋钮(6)、插针(7)、连接端外壳(8)八个部件，其中：

插孔(1)与电荷放大集成电路(4)的正极相连，插孔和输出端外壳(3)之间由输出端绝缘体连接，输出端外壳与连接端外壳(8)采用挤压配合或粘合剂或焊接方式相连接，输出端外壳与电荷放大集成电路的接地极相导通构成回路，插针(7)与连接端外壳之间由输入端绝缘体和旋钮连接，旋钮用于固定输入端绝缘体，旋钮与外壳的连接采用螺纹连接，插针与电荷放大集成电路的输入极相连接。

2、按权利要求1所述的一种压电加速度计前置放大器，其特征在于所述的电荷放大集成电路由晶体管、电阻、输入端、输出端和基片组成，其中：

晶体管由结型场效应管和低噪声双级型晶体管构成，场效应管的栅极作为输出端并通过电阻R_S接地，漏极D与双极型晶体管的集电极C作为输出端，发射极e通过电阻Re接地，电阻R_G一端与接地端相连，另一端通过另一电阻与输出端相连，输出端既与电源连接又作为信号输出线，构成二线制机构。

3、按权利要求1所述的一种压电加速度计前置放大器，其特征在于所述输出端绝缘体和输入端绝缘体的材料是工程塑料或氟塑料，其尺寸根据插针和插孔的尺寸决定。

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