RU2456555C2

RU2456555C2 - Vibration metre for extreme operating conditions

Info

Publication number: RU2456555C2
Application number: RU2010134445/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Ильич Старцев (UA); Владимир Ильич Старцев; Александр Георгиевич Дылюк (RU); Александр Георгиевич Дылюк; Феликс Михайлович Дедученко (RU); Феликс Михайлович Дедученко; Николай Александрович Липко (RU); Николай Александрович Липко; Анатолий Кузьмич Арабский (RU); Анатолий Кузьмич Арабский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ПА-Инжиниринг"
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2010-08-17
Publication date: 2012-07-20
Also published as: RU2010134445A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: electric charge metre has an input operational amplifier, two parallel RC circuits and an inverter, resistors, blocking capacitors, separating capacitances, two groups of k circuits, two groups of m circuits, two groups of n circuits etc. The values of resistors divided by the square root of two in the first and second parallel RC circuits must be equal to the value of the separating capacitance, multiplied by the value of the resistor connected in series to it and divided by two times the value of the capacitance from the first and second parallel RC circuits, multiplied by the square root of two and by the ratio of the value of the resistors connected to an electronic switch and a resistor connected in series to the blocking capacitor in each of the two groups of n circuits connected simultaneously.

EFFECT: rejection in the output signal of a charge-sensitive amplifier of parasitic effect on a piezo sensor of ambient temperature gradient.

9 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике. Технический результат заключается в парировании в выходном сигнале зарядочувствительного усилителя (ЗЧУ) паразитных воздействий на пьезодатчик-акселерометр градиентов температур окружающей среды.The invention relates to measuring equipment. The technical result consists in parrying in the output signal of a charge-sensitive amplifier (ZCHU) spurious effects on the piezosensor-accelerometer ambient temperature gradients.

Измерение параметров вибраций и возбуждений ударного типа в элементах конструкции машинного оборудования представляет собой сложную задачу, решение которой связано с необходимостью применения малоинерционных первичных вибропреобразователей, а также широкодиапазонной усилительной преобразующей и регистрирующей аппаратуры. При этом измеряемые вибрационные сигналы, как правило, имеют вид случайных или смеси случайных и полигармонических колебаний, что требует применения статистических методов обработки и соответствующей специализированной аппаратуры. Практика экспериментальных исследований вибрационных процессов машин с целью оценки вибронапряженности и выявления диагностических признаков, характеризующих состояние отдельных деталей, показала, что успешное решение этих задач в значительной степени определяется правильным выбором типа и места размещения первичных вибропреобразователей [1].The measurement of parameters of vibrations and excitations of shock type in the structural elements of machinery is a difficult task, the solution of which is associated with the need to use low-inertia primary vibration transducers, as well as a wide-range amplifying converting and recording equipment. Moreover, the measured vibrational signals, as a rule, have the form of random or a mixture of random and polyharmonic oscillations, which requires the use of statistical processing methods and the corresponding specialized equipment. The practice of experimental studies of vibration processes of machines with the aim of assessing vibration stress and identifying diagnostic signs characterizing the condition of individual parts has shown that the successful solution of these problems is largely determined by the correct choice of type and location of primary vibration transducers [1].

В последнее время для диагностики и определения вибронапряженности машин как на стадии доводки, так и на стадии эксплуатации, все более широкое применение находят внутренние измерения с помощью вибропреобразователей. Они позволяют получать информацию о динамической нагруженности и состоянии внутренних кинематических связанных вращающихся деталей и узлов, например опорных подшипников и зубчатых передач. В отличие от выходного сигнала внешнего вибропреобразователя, выходной сигнал внутреннего вибропреобразователя в большинстве случаев имеет высокое значение отношения - полезный сигнал/помеха. В связи с этим упрощается обработка вибрационного сигнала и повышается надежность распознавания повреждений и оценки вибронапряженности деталей машин.Recently, for diagnostics and determination of vibration stress of machines both at the stage of debugging and at the stage of operation, internal measurements using vibration transducers are finding wider application. They allow you to obtain information about the dynamic loading and the state of the internal kinematic related rotating parts and assemblies, such as thrust bearings and gears. Unlike the output signal of the external vibration transducer, the output signal of the internal vibration transducer in most cases has a high value of the ratio — useful signal / noise. In this regard, the processing of the vibration signal is simplified and the reliability of recognizing damage and assessing the vibration stress of machine parts increases.

Для измерений вибрационных процессов наиболее широко применяют пьезоэлектрические вибропреобразователи, которые по своим техническим и метрологическим характеристикам превосходят все другие типы вибропреобразователей, так как имеют достаточно высокую чувствительность, широкий частотный и динамический диапазоны измерений, относительно небольшие размеры и массу, высокую термостабильность коэффициента передачи и вибропрочность [2].For measuring vibration processes, piezoelectric vibration transducers are most widely used, which surpass all other types of vibration transducers in their technical and metrological characteristics, since they have a fairly high sensitivity, a wide frequency and dynamic measurement ranges, relatively small sizes and weights, high thermal stability of the transmission coefficient and vibration resistance [ 2].

В случае внутренних измерений датчики (вибропреобразователи) подвержены воздействию повышенных температур, что может оказывать большое влияние на результаты измерений и достоверность получаемой информации.In the case of internal measurements, sensors (vibration transducers) are exposed to elevated temperatures, which can have a big impact on the measurement results and the reliability of the information received.

Среди многочисленных факторов, влияющих на результаты измерений параметров вибраций и удара, особое значение имеет изменение окружающей температуры в месте размещения датчика-вибропреобразователя. Коэффициент преобразования современных пьезоэлектрических вибропреобразователей практически не зависит от влияния температуры на параметры чувствительного элемента, но как отмечено в ряде работ, изменение температуры (градиент температур) по объему вибропреобразователя приводит к появлению паразитных зарядов. При изотермическом режиме воздействие, в котором температура по объему вибропреобразователя одинакова и постоянна во времени, этот эффект не проявляется [3, 4].Among the many factors affecting the measurement results of vibration and shock parameters, the change in the ambient temperature at the location of the vibration transducer is of particular importance. The conversion coefficient of modern piezoelectric vibration transducers practically does not depend on the influence of temperature on the parameters of the sensitive element, but as noted in a number of works, a change in temperature (temperature gradient) in volume of the transducer leads to the appearance of spurious charges. Under the isothermal regime, an effect in which the temperature throughout the volume of the vibration transducer is the same and constant in time, this effect does not occur [3, 4].

Известно, что кристалл пьезоэлектрика или сегнетоэлектрика при нагревании или охлаждении становится наэлектризованным на поверхности, причем на двух концах его кристаллографических осей наблюдается разноименное электричество. На том и на другом конце кристалла знак электричества меняется в противоположный, как только вместо нагревания начинается охлаждение кристалла. Подобная электризация при изменении температуры наблюдается во всяком кристалле, имеющем оси, не тождественные одна другой, причем при повышении температуры происходит электризация, противоположная той, какая возникает при понижении температуры.It is known that a crystal of a piezoelectric or ferroelectric, when heated or cooled, becomes electrified on the surface, and unlike electricity is observed at the two ends of its crystallographic axes. At the other end of the crystal, the sign of electricity changes to the opposite, as soon as the cooling of the crystal begins instead of heating. Such an electrification with a change in temperature is observed in any crystal that has axes that are not identical to one another, and with an increase in temperature, an electrification takes place which is opposite to that which occurs with a decrease in temperature.

Возбуждение электричества прекращается, как только кристалл всей своей массой принимает одну и ту же температуру. Все подобные явления носят название явлений пироэлектричества.The excitation of electricity ceases as soon as the crystal with all its mass takes on the same temperature. All such phenomena are called the phenomena of pyroelectricity.

Пироэлектрический эффект - это изменение спонтанной поляризации диэлектрического кристалла при однородном изменении его температуры. Обобщенной количественной мерой эффекта является пироэлектрический коэффициент.The pyroelectric effect is a change in the spontaneous polarization of a dielectric crystal with a uniform change in its temperature. A generalized quantitative measure of the effect is the pyroelectric coefficient.

Пироэлектрический эффект зависит от природы кристалла и температуры, причем характер температурной зависимости различен для разных пьезоэлектрических кристаллов.The pyroelectric effect depends on the nature of the crystal and temperature, and the nature of the temperature dependence is different for different piezoelectric crystals.

Величина пироэлектрического эффекта может быть весьма значительна. Так, например, пластинка турмалина с величиной коэффициента пироэлектрического эффекта g=1.3*10^-5 Кл·м^-2·К^-1 будучи нагретой на 10°С генерирует заряд с плотностью 0,5 мкКл/м, что соответствует разности потенциалов между гранями пластинки 1,2 кВ.The magnitude of the pyroelectric effect can be very significant. So, for example, a tourmaline plate with the value of the pyroelectric effect coefficient g = 1.3 * 10 ^-5 C · m ^-2 · K ^-1 being heated at 10 ° C generates a charge with a density of 0.5 μC / m, which corresponds to the potential difference between the faces plates of 1.2 kV.

Эффект генерирования паразитных зарядов особенно сильно может повлиять на результат при проведении измерений низких уровней вибрации на низких частотах.The effect of generating spurious charges can especially strongly affect the result when measuring low levels of vibration at low frequencies.

Пьезоэлектрические вибропреобразователи имеют высокое выходное сопротивление, которое, в основном, определяется собственной емкостью, и генерируют электрический сигнал мощностью 10^-12…10^-14 Вт. Такой малой интенсивности сигнал по кабелю или через выносное согласующее устройство может передаваться к измерительному прибору на расстоянии 100 м и больше. Решение этой задачи в значительной степени определяется схемой согласующего устройства, конструкцией соединительного кабеля и вибропреобразователя.Piezoelectric vibration transducers have a high output impedance, which is mainly determined by their own capacitance, and generate an electric signal with a power of 10 ^-12 ... 10 ^-14 watts. A signal of such low intensity can be transmitted through a cable or through a remote matching device to a measuring device at a distance of 100 m or more. The solution to this problem is largely determined by the matching device circuit, the design of the connecting cable and vibration transducer.

С увеличением номенклатуры выпускаемых микросхем, позволяющих создать малогабаритные конструкции высокочувствительных устройств, в качестве согласующих каскадов усилительно-преобразующей аппаратуры все большее применение находят усилители заряда.With an increase in the nomenclature of manufactured microcircuits, which make it possible to create small-sized designs of highly sensitive devices, charge amplifiers are increasingly used as matching cascades of amplifying and converting equipment.

В схеме усилителя заряда наиболее часто используется усилитель напряжения с большим (К>10000) коэффициентом усиления, который охвачен глубокой параллельной отрицательной обратной связью через С_ос. (фиг.1), например, усилитель-прототип, описанный в патенте RU №2260245 [6].In the circuit of the charge amplifier, the most often used voltage amplifier with a large (K> 10000) gain, which is covered by deep parallel negative feedback through C _OS . (figure 1), for example, the prototype amplifier described in patent RU No. 2260245 [6].

В этом изобретении симметричный усилитель заряда выполнен на операционном усилителе с высоким входным сопротивлением (например, типа TL062C) с параллельной обратной связью на RC-цепи 3, определяющей самую высокую чувствительность по заряду. Параллельно этой цепи по переменному току подключены k цепочек 5, позволяющие изменять чувствительность по заряду в требуемое число раз и состоящие из последовательно соединенных первого электронного ключа К4, конденсатора Ck и второго электронного ключа К5, причем к выводу конденсатора Ck, который соединен с вторым электронным ключом К5, подключен резистор R, соединенный с землей, служащий для устранения связи с выхода ОУ1 через разомкнутый второй электронный ключ К5. Также параллельно RC-цепи 3 включены m цепочек 4, позволяющие изменять нижнюю граничную частоту и состоящие из последовательно соединенных первого электронного ключа К2, резистора Rm и второго электронного ключа К3, причем к выводу резистора Rm, который соединен с вторым электронным ключом К3, подключен резистор R, соединенный с землей. Когда электронные ключи К2, К3, К4 и К5 разомкнуты, то дополнительные цепочки не оказывают никакого влияния на работу ЗЧУ.In this invention, a symmetrical charge amplifier is made on an operational amplifier with a high input impedance (for example, type TL062C) with parallel feedback on an RC circuit 3, which determines the highest charge sensitivity. In parallel with this alternating current circuit, k circuits 5 are connected, which allow changing the charge sensitivity by the required number of times and consisting of the first electronic key K4, the capacitor Ck and the second electronic key K5 connected in series, and to the terminal of the capacitor Ck, which is connected to the second electronic key K5, a resistor R connected to ground is connected, which serves to eliminate communication from the output of OS1 through an open second electronic switch K5. Also, in parallel to the RC circuit 3, m chains 4 are included, which allow changing the lower cutoff frequency and consisting of a first electronic key K2, a resistor Rm and a second electronic key K3 connected in series, and a resistor connected to the output of the resistor Rm, which is connected to the second electronic key K3 R connected to ground. When the electronic keys K2, K3, K4 and K5 are open, the additional circuits do not have any effect on the operation of the memory device.

Дополнительно между выходами датчика измерителя электрических зарядов и входной цепью входного операционного усилителя подключены через разделительные конденсаторы Ср 6, группа из n цепочек 8, переключаемых одновременно, каждая из которых состоит из последовательно соединенных электронного ключа К1 и резистора Rn.Additionally, between the outputs of the sensor of the meter of electric charges and the input circuit of the input operational amplifier are connected through isolation capacitors Cp 6, a group of n circuits 8 switched simultaneously, each of which consists of a series-connected electronic key K1 and resistor Rn.

Сопротивление R_oc обычно включается в усилителе заряда для стабилизации режимов каскадов по постоянному току.The resistance R _{oc is} usually included in the charge amplifier to stabilize the DC cascade modes.

Для усилителя заряда (фиг.1), пренебрегая током I_вх, можно записать выражениеFor a charge amplifier (1), neglecting the current I _Rin, the expression can be written

I₀+I_oc+I_k=0 иI ₀ + I _oc + I _k = 0 and

Так как

а

то получим выражение:As

but

then we get the expression:

После интегрирования этого выражения, принимая постоянные интегрирования равным нулю, найдем выходное напряжение усилителя зарядаAfter integrating this expression, taking the integration constants equal to zero, we find the output voltage of the charge amplifier

где К - коэффициент усиления усилителя, не охваченного обратной связью.where K is the gain of the amplifier, not covered by feedback.

Поскольку всегда выполняются условия К>1 и С_ос(К+1)>>С_к, тоSince the conditions K> 1 and C _OS (K + 1) >> C _k are always satisfied, then

Из последнего выражения видно, что чувствительность усилителя заряда зависит от емкости обратной связи C_oc. Входная эквивалентная емкость С_э=C_oc*(K+1) и выбирается всегда значительно больше емкости кабеля.From the last expression it can be seen that the sensitivity of the charge amplifier depends on the feedback capacitance C _oc . The input equivalent capacitance C _e = C _oc * (K + 1) and is always chosen significantly more than the cable capacity.

Частотная характеристика в области низких частот описывается выражением:The frequency response in the low frequency region is described by the expression:

,

гдеWhere

- нижняя частота среза усилителя заряда по уровню 0,707, т.е. при заданной чувствительности (C_OC) величина нижней граничной частоты определяется величиной R_OC.

- the lower cut-off frequency of the charge amplifier at the level of 0.707, i.e. at a given sensitivity (C _OC ), the value of the lower cutoff frequency is determined by the value of R _OC .

Описание недостатка прототипа.Description of the disadvantage of the prototype.

Как было отмечено ранее, изменение температуры (градиент температуры) по объему преобразователя приводит к появлению паразитных зарядов. Величина генерируемого паразитного заряда прямо пропорциональна перепаду температуры. Постоянный градиент температуры приводит к появлению постоянной паразитной пироэлектрической электризации датчика, но так как градиент температуры внутри датчика меняется, то это приводит к появлению медленно меняющегося тока, протекающего на вход зарядочувствительного усилителя. Максимальную величину этого тока можно оценить исходя из полученных результатов:As noted earlier, a change in temperature (temperature gradient) in the volume of the transducer leads to the appearance of spurious charges. The magnitude of the generated parasitic charge is directly proportional to the temperature difference. A constant temperature gradient leads to the appearance of a constant parasitic pyroelectric electrification of the sensor, but since the temperature gradient inside the sensor changes, this leads to the appearance of a slowly changing current flowing to the input of the charge-sensitive amplifier. The maximum value of this current can be estimated based on the results:

При больших значениях R_oc, т.е. при малых значениях нижней граничной частоты усилителя происходит перегрузка усилителя, и аппаратура на значительное время может терять работоспособность на длительное время (фиг.2).For large values of R _oc , i.e. at low values of the lower cutoff frequency of the amplifier, the amplifier overloads, and the equipment can lose operability for a long time for a long time (figure 2).

На фиг.2 отражены результаты воздействия скачков температуры на датчик АВС-132, подключенный ко входу зарядочувствительного усилителя. Измерения проводились по методике, применяемой фирмой Брюль и Къер. Как видно из приведенных графиков даже небольшой скачок температуры ΔТ=±20°С приводит к частичной потере работоспособности на десятки секунд, а при больших значениях скачка температуры к полной потере работоспособности более чем на минуту. Потеря информации, особенно во время переходных процессов в механизмах, когда резко изменяется температура, может привести к пропуску начала развития аварийной ситуации, которую можно было бы предотвратить в случае нормальной работы контролирующей аппаратуры.Figure 2 reflects the effects of temperature surges on the ABC-132 sensor connected to the input of the charge-sensitive amplifier. The measurements were carried out according to the method used by Bruhl and Kjерr. As can be seen from the graphs, even a small jump in temperature ΔТ = ± 20 ° C leads to a partial loss of performance for tens of seconds, and at large values of the temperature jump to a complete loss of performance for more than a minute. Loss of information, especially during transients in mechanisms, when the temperature changes abruptly, can lead to a missed start of an emergency, which could have been prevented in case of normal operation of the monitoring equipment.

Для устранения такого воздействия необходимо:To eliminate this effect, you must:

1. Использовать датчики с минимальной чувствительностью к изменениям температуры (различие для разных типов датчиков по величине этой чувствительности составляет 250 раз - см. каталог [5]). К сожалению, не всегда удается выполнить это требование из-за габаритных, весовых, частотных, температурных или других требований [5].1. Use sensors with minimal sensitivity to temperature changes (the difference for different types of sensors in terms of this sensitivity is 250 times - see catalog [5]). Unfortunately, it is not always possible to fulfill this requirement due to overall, weight, frequency, temperature or other requirements [5].

2. Существенно уменьшать величину резистора в цепи обратной связи (см. фиг.1). Действительно, так как

, то уменьшение R_ocпозволит существенно снизить величину максимального выходного сигнала под действием паразитного пироэлектрического заряда, но в этом случае происходит существенное увеличение нижней граничной частоты зарядочувствительного усилителя

, что недопустимо, особенно при пусковых режимах работы механизмов.2. Significantly reduce the value of the resistor in the feedback circuit (see figure 1). Indeed, since

, then a decrease in R _oc will significantly reduce the maximum output signal under the influence of a parasitic pyroelectric charge, but in this case there is a significant increase in the lower cut-off frequency of the charge-sensitive amplifier

, which is unacceptable, especially with starting modes of the mechanisms.

Цель настоящего изобретения является уменьшения влияния градиента температуры на стабильность выходного напряжения зарядочувствительного усилителя.The purpose of the present invention is to reduce the influence of the temperature gradient on the stability of the output voltage of a charge-sensitive amplifier.

В предлагаемом изобретении поставленная цель достигается тем, что Измеритель электрических зарядов содержит входной операционный усилитель, первую и вторую параллельные RC-цепи и инвертор, вход которого соединен с выходом входного операционного усилителя, при этом первая параллельная RC-цепь включена между инвертирующим входом входного операционного усилителя и входом инвертора, а вторая параллельная RC-цепь - между неинвертирующим входом входного операционного усилителя и выходом инвертора, при этом выход входного операционного усилителя является выходом измерителя электрических зарядов, отличающийся тем, что параллельно соответственно первой и второй параллельным RC-цепям подключены во входной цепи входного операционного усилителя через разделительные конденсаторы, а на выходе гальванически, две группы из k цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого электронного ключа, конденсатора и второго электронного ключа, причем к выводу конденсатора, который соединен со вторым электронным ключом, подключен резистор, соединенный с землей.In the present invention, the goal is achieved in that the electric charge Meter contains an input operational amplifier, the first and second parallel RC circuits and an inverter, the input of which is connected to the output of the input operational amplifier, while the first parallel RC circuit is connected between the inverting input of the input operational amplifier and the inverter input, and the second parallel RC circuit is between the non-inverting input of the input operational amplifier and the output of the inverter, while the output of the input operational force The device is the output of the electric charge meter, characterized in that, in parallel to the first and second parallel RC circuits, are connected in the input circuit of the input operational amplifier through isolation capacitors, and at the output, galvanically, two groups of k chains, each of which consists of the first connected in series an electronic switch, a capacitor and a second electronic switch, and a resistor connected to ground is connected to a terminal of the capacitor that is connected to the second electronic switch.

По другому варианту Измеритель электрических зарядов по п.1, отличается тем, что параллельно соответственно первой и второй параллельным RC-цепям подключены во входной цепи входного операционного усилителя через упомянутые разделительные конденсаторы, а на выходе гальванически, две группы из m цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого электронного ключа, резистора и второго электронного ключа, причем к выводу резистора, который соединен с вторым электронным ключом, подключен резистор, соединенный с землей через конденсатор.According to another embodiment, the Electric Charge Meter according to claim 1, characterized in that parallel to the first and second parallel RC circuits are connected in the input circuit of the input operational amplifier through the aforementioned isolation capacitors, and the output is galvanically two groups of m chains, each of which consists of a series-connected first electronic key, a resistor and a second electronic key, and a resistor connected to ground is connected to the output of the resistor, which is connected to the second electronic key through the condenser.

По третьему варианту Измеритель электрических зарядов по п.1, отличается тем, что между выходами датчика и входной цепью входного операционного усилителя подключены через упомянутые разделительные конденсаторы две группы из n цепочек, переключаемых одновременно, и каждая из которых состоит из последовательно соединенных электронного ключа и резистора.According to the third embodiment, the Electric Charge Meter according to claim 1, characterized in that between the sensor outputs and the input circuit of the input operational amplifier, two groups of n circuits switched simultaneously, and each of which consists of a series-connected electronic key and a resistor, are connected .

По четвертому варианту Измеритель электрических зарядов по п.1, отличается тем, что с целью получения максимального подавления пироэлектрической помехи величины резисторов в первой и второй параллельной RC-цепи и разделительные конденсаторы вместе с последовательно соединенным с ним резистором выбираются в определенном соотношении друг с другом. Величина резисторов, деленные на корень из двух, в первой и второй параллельной RC-цепи должна равняться величине разделительной емкости, умноженной на величину последовательно соединенного с ней резистора и деленной на удвоенное значение емкости из первой и второй параллельной RC-цепи, умноженной на корень из двух и на отношение величин резисторов, соединенных с электронным ключом и резистором, включенным последовательно с разделительным конденсатором в каждой из двух групп из n цепочек, переключаемых одновременно.According to the fourth embodiment, the Electric Charge Meter according to claim 1, characterized in that in order to obtain maximum suppression of pyroelectric interference, the values of the resistors in the first and second parallel RC circuits and isolation capacitors together with a resistor connected in series with it are selected in a certain ratio to each other. The value of the resistors divided by the root of the two in the first and second parallel RC circuits should be equal to the value of the separation capacitance multiplied by the value of the resistor connected in series and divided by twice the capacitance from the first and second parallel RC circuits multiplied by the root of two and the ratio of resistors connected to an electronic switch and a resistor connected in series with an isolation capacitor in each of two groups of n circuits switched simultaneously.

Пути решения поставленной задачи.Ways to solve the problem.

Рассмотрим упрощенную схему симметричного зарядочувствительного усилителя-прототипа.Consider a simplified circuit of a symmetrical charge-sensitive prototype amplifier.

Такую схему усилителя заряда (фиг.3) используют с вибропреобразователями, пьезоэлемент которых не соединен с корпусом, а соединен с заземленным экраном через емкости линий сигнальных проводов

и

(на схеме не показаны). Оба плеча дифференциального усилителя заряда охвачены отрицательной обратной связью через емкость C_oc и сопротивление R_oc. На положительный вход сигнал по второй цепи C_OC и R_OC подается через инвертор.This circuit of the charge amplifier (Fig. 3) is used with vibration transducers, the piezoelectric element of which is not connected to the housing, but is connected to the ground plane through the capacitance of the signal wire lines

and

(not shown in the diagram). Both arms of the differential charge amplifier are covered by negative feedback through the capacitance C _oc and the resistance R _oc . The signal on the second circuit C _OC and R _OC is supplied to the positive input through the inverter.

Использование делителя (R₁, R₂) цепи отрицательной обратной связи позволяет уменьшить величину R_oc в схеме прототипа (см. фиг.4). Конденсатор C_oc подключен непосредственно к выходу операционного усилителя. В этом случае величина постоянной времени цепи ОС будет равна

. Полоса пропускания в области НЧ будет равна

, т.е. расширится в

раз.Using the divider (R ₁ , R ₂ ) of the negative feedback circuit allows you to reduce the value of R _oc in the prototype circuit (see figure 4). The capacitor C _{oc is} connected directly to the output of the operational amplifier. In this case, the value of the time constant of the OS circuit will be equal to

. The bass bandwidth will be equal to

, i.e. will expand into

time.

Использование такого способа уменьшения R_oc имеет ряд недостатков: за счет уменьшения глубины R_oc пропорционально увеличивается коэффициент усиления по постоянному току и, следовательно, напряжение смещения операционного усилителя, т.е. воздействие пироэлектрического тока датчика, сохраняется.The use of this method of reducing R _oc has several disadvantages: by decreasing the depth R _oc , the DC current gain and, consequently, the bias voltage of the operational amplifier, are proportionally increased, i.e. The effect of the pyroelectric current sensor is maintained.

Этого можно избежать, если включить последовательно с делителем R₁, R₂ разделительный конденсатор С_Р (см. фиг.5).This can be avoided if the isolation capacitor C _{P is} connected in series with the divider R ₁ , R ₂ (see FIG. 5).

Делитель в цепи обратной связи в этом случае становится частотно-зависимым. Коэффициент передачи будет иметь вид:The divider in the feedback circuit in this case becomes frequency-dependent. The transmission coefficient will look like:

; где τ=R_oc·C_oc; τ_k=R₂·C_k;

.

; where τ = R _oc · C _oc ; τ _k = R ₂ · C _k ;

.

Анализ, проведенный с использованием метода Брауде, показал, что максимально плоскую форму амплитудно-частотной характеристики можно получить только при выборе постоянной времени цепи коррекции из выраженияAn analysis using the Braude method showed that the most flat shape of the amplitude-frequency characteristic can be obtained only by choosing the correction circuit time constant from the expression

τ_K=R₂C_K=2τ(а-1).τ _K = R ₂ C _K = 2τ ( a -1).

Амплитудно-частотная характеристика ЗЧУ без коррекции (1) и с коррекцией (2) a=10 в области НЧ представлена на фиг.6.The amplitude-frequency characteristic of the frequency converter without correction (1) and with correction (2) a = 10 in the low-frequency range is shown in Fig.6.

Как видно при сравнении кривых, АЧХ без коррекции имеет спад -20 дБ на декаду, а с коррекцией -40 дБ на декаду. Благодаря этому достигается существенное подавление низкочастотной пироэлектрической помехи. Например, на частоте 0.01 Гц подавление пироэлектрической помехи в усилителе без коррекции АЧХ составляет -25 дБ, а в усилителе с коррекцией -38 дБ.As you can see when comparing the curves, the frequency response without correction has a fall of -20 dB per decade, and with a correction of -40 dB per decade. Due to this, significant suppression of low-frequency pyroelectric interference is achieved. For example, at a frequency of 0.01 Hz, the suppression of pyroelectric interference in an amplifier without frequency response correction is -25 dB, and in an amplifier with correction -38 dB.

Граничная частота усилителя с низкочастотной коррекцией по уровню -3 дБ равна

и шире требуемой в

раз. Соответствующее уменьшение R_OC и C_K позволяет получить требуемую полосу пропускания и дополнительное подавление пироэлектрической помехи на 6 дБ. Кривая (3) на фиг.6, подавление пироэлектрической помехи на частоте 0.01 Гц составляет -44 дБ.The cutoff frequency of the amplifier with low-frequency correction in the level of -3 dB is equal to

and wider than required in

time. A corresponding decrease in R _OC and C _K allows you to obtain the required bandwidth and additional suppression of pyroelectric interference by 6 dB. Curve (3) in Fig.6, the suppression of pyroelectric interference at a frequency of 0.01 Hz is -44 dB.

Для сравнения на фиг.6 приведена кривая (4) - АЧХ усилителя без коррекции. Усилитель на частоте 0.01 Гц имеет тоже значение подавления пироэлектрической помехи, как и усилитель с коррекцией (3), но его нижняя граничная частота равна 1.5 Гц, что совершенно недостаточно для проведении испытаний на переходных режимах.For comparison, figure 6 shows the curve (4) - the frequency response of the amplifier without correction. An amplifier at a frequency of 0.01 Hz has the same value of suppressing pyroelectric noise as an amplifier with correction (3), but its lower cutoff frequency is 1.5 Hz, which is completely insufficient for transient testing.

Экспериментальные исследования.Experimental research.

Результаты испытания пьезоэлектрического датчика типа АВС-132 на воздействие температурного градиента, подключенного ко входу зарядочувствительного усилителя с низкочастотной коррекцией.Test results of a piezoelectric sensor of the ABC-132 type for the effect of a temperature gradient connected to the input of a charge-sensitive amplifier with low-frequency correction.

Параметры зарядочувствительного усилителя с низкочастотной коррекцией:Parameters of a charge-sensitive amplifier with low-frequency correction:

1. Емкость в цепи обратной связи была выбрана исходя из чувствительности пьезоэлектрического датчика типа АВС-132 (0.7 пК/(м/с²), а также условий дальнейшей эксплуатации и равна 100 пФ. Величина выходного напряжения при виброускорении 100 g будет равна 7В.1. The capacitance in the feedback circuit was selected based on the sensitivity of the ABC-132 type piezoelectric sensor (0.7 pK / (m / s ² ), as well as the conditions for further operation and is equal to 100 pF. The value of the output voltage during vibration acceleration of 100 g will be 7V.

2. Величина резистора в цепи обратной связи была выбрана исходя из значения нижней граничной частоты (f_H=1.5 Гц) и равна 10⁸ Ом.2. The value of the resistor in the feedback circuit was selected based on the value of the lower cutoff frequency (f _H = 1.5 Hz) and is equal to 10 ⁸ Ohms.

3.Введена низкочастотная коррекция с коэффициентом a=R₁/R₂=10. Величина резистора R₁=20 МОм, резистора R₂=2 МОм. Величина емкости коррекции была выбрана больше оптимальной С_К=10 мкФ, что позволило получить требуемую полосу пропускания в области низких частот f_H=1.5 Гц со спадом АЧХ -20 дБ/дек.3. Introduced low-frequency correction with the coefficient a = R ₁ / R ₂ = 10. The value of the resistor R ₁ = 20 MΩ, the resistor R ₂ = 2 MΩ. The value of the correction capacitance was chosen to be greater than the optimal one With _K = 10 μF, which made it possible to obtain the required passband in the low-frequency region f _H = 1.5 Hz with an AFC decay of -20 dB / dec.

Измерение воздействия градиента температуры проводилось по методике, предлагаемой фирмой Брюль и Къер при различных температурных перепадах.The influence of the temperature gradient was measured according to the method proposed by Bruhl and Kjерr at different temperature differences.

Результаты экспериментальных исследований представлены на фиг.7.The results of experimental studies are presented in Fig.7.

Как видно из фиг.7, под воздействием паразитного пироэлектрического тока напряжение на выходе зарядочувствительного усилителя с низкочастотной коррекцией изменилось всего на 2.8 В даже при перепаде температур в 100°С. Зарядочувствительный усилитель сохранил работоспособность, и сигнал с его выхода был нормально обработан. Ограничения выходного сигнала с амплитудой +7 В не наблюдалось, т.к. максимальное значение выходного напряжения составляет +14 В у примененного операционного усилителя.As can be seen from Fig. 7, under the influence of a parasitic pyroelectric current, the voltage at the output of the charge-sensitive amplifier with low-frequency correction changed by only 2.8 V, even at a temperature difference of 100 ° C. The charge-sensitive amplifier remained operational, and the signal from its output was normally processed. Limitations of the output signal with an amplitude of +7 V were not observed, because the maximum value of the output voltage is +14 V for the applied operational amplifier.

Эксперимент был также проведен для ЗЧУ с большим значением коэффициента коррекции АЧХ в области НЧ.An experiment was also carried out for the frequency response with a large value of the frequency response correction coefficient in the low frequency region.

1. Емкости в цепи обратной связи была выбрана, как и в первом случае, исходя из чувствительности пьезоэлектрического датчика типа АВС-132 (0.7 пК/(м/с²)), а также из условий дальнейшей эксплуатации и равна 100 пФ.1. The capacitance in the feedback circuit was chosen, as in the first case, based on the sensitivity of the ABC-132 type piezoelectric sensor (0.7 pK / (m / s ² )), as well as from the conditions of further operation and is equal to 100 pF.

2. Величина резистора в цепи обратной связи была выбрана исходя из значения нижней граничной частоты (f_H=1.5 Гц) и равна 3*10⁷ Ом.2. The value of the resistor in the feedback circuit was selected based on the value of the lower cutoff frequency (f _H = 1.5 Hz) and is 3 * 10 ⁷ Ohms.

3. Введена низкочастотная коррекция с коэффициентом а=R₁/R₂=30. Величина резистора R₁=20 МОм, резистора R₂=0.7 МОм. Величина емкости коррекции была выбрана больше оптимальной С_К=10 мкФ, что позволило получить требуемую полосу пропускания в области низких частот f_H=1.5 Гц со спадом АЧХ -20 дБ/дек.3. Introduced low-frequency correction with a coefficient a = R ₁ / R ₂ = 30. The value of the resistor R ₁ = 20 MΩ, the resistor R ₂ = 0.7 MΩ. The value of the correction capacitance was chosen to be higher than the optimal one With _K = 10 μF, which made it possible to obtain the required passband in the low-frequency region f _H = 1.5 Hz with an AFC decay of -20 dB / dec.

Измерение воздействия градиента температуры проводилось по методике предложенной фирмой Брюль и Къер при различных температурных перепадах.The influence of the temperature gradient was measured according to the method proposed by Bruhl and Kjерr at various temperature differences.

Результаты экспериментальных исследований представлены на фиг.8, из которой видно, что под воздействием паразитного пироэлектрического тока, напряжение на выходе зарядочувствительного усилителя с низкочастотной коррекцией изменилось всего на 0.93 В даже при перепаде температур в 100°С. Зарядочувствительный усилитель сохранил работоспособность, и сигнал с его выхода был нормально обработан.The results of experimental studies are presented in Fig. 8, which shows that under the influence of a parasitic pyroelectric current, the voltage at the output of a charge-sensitive amplifier with a low-frequency correction changed by only 0.93 V even at a temperature difference of 100 ° C. The charge-sensitive amplifier remained operational, and the signal from its output was normally processed.

Полученные результаты подтверждают правильность принятых мер по снижению влияния пироэлектрических токов, вызванных воздействием градиента температуры на пьезоэлектрический датчик, на уровень выходного напряжения ЗЧУ.The obtained results confirm the correctness of the measures taken to reduce the effect of pyroelectric currents caused by the influence of the temperature gradient on the piezoelectric sensor on the output voltage level of the frequency converter.

В предлагаемом изобретении для решения поставленной цели измеритель электрических зарядов (фиг.9) содержит входной операционный усилитель, первую и вторую параллельные RC-цепи и инвертор, вход которого соединен с выходом входного операционного усилителя, при этом первая параллельная RC-цепь включена между инвертирующим входом входного операционного усилителя и входом инвертора, а вторая параллельная RC-цепь - между неинвертирующим входом входного операционного усилителя и выходом инвертора, при этом выход входного операционного усилителя является выходом измерителя электрических зарядов, при том, что параллельно, соответственно первой и второй параллельным RC-цепям, подключены во входной цепи входного операционного усилителя через разделительные конденсаторы, а на выходе гальванически, две группы из k цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого электронного ключа, конденсатора и второго электронного ключа, причем к выводу конденсатора, который соединен с вторым электронным ключом, подключен резистор, соединенный с землей.In the present invention, to achieve this goal, the electric charge meter (Fig. 9) contains an input operational amplifier, a first and second parallel RC circuit and an inverter, the input of which is connected to the output of the input operational amplifier, while the first parallel RC circuit is connected between the inverting input input operational amplifier and the input of the inverter, and the second parallel RC circuit is between the non-inverting input of the input operational amplifier and the output of the inverter, while the output of the input operational amplifier I is the output of the electric charge meter, despite the fact that in parallel, respectively, the first and second parallel RC circuits are connected in the input circuit of the input operational amplifier through isolation capacitors, and at the output galvanically, two groups of k circuits, each of which consists in series connected to the first electronic key, a capacitor and a second electronic key, and a resistor connected to ground is connected to a capacitor terminal that is connected to the second electronic key.

По второму варианту параллельно соответственно первой и второй параллельным RC-цепям подключены во входной цепи входного операционного усилителя через упомянутые разделительные конденсаторы, а на выходе гальванически, две группы из m цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных первого электронного ключа, резистора и второго электронного ключа, причем к выводу резистора, который соединен с вторым электронным ключом, подключен резистор, соединенный с землей через конденсатор.According to the second option, parallel to the first and second parallel RC circuits, they are connected in the input circuit of the input operational amplifier through the aforementioned isolation capacitors, and at the output, galvanically, two groups of m circuits, each of which consists of a first electronic key, a resistor, and a second electronic key, and to the output of the resistor, which is connected to the second electronic key, a resistor connected to the ground through a capacitor is connected.

По третьему варианту между выходами датчика и входной цепью входного операционного усилителя подключены через упомянутые разделительные конденсаторы две группы из n цепочек, переключаемых одновременно, и каждая из которых состоит из последовательно соединенных электронного ключа и резистора.According to the third variant, between the sensor outputs and the input circuit of the input operational amplifier, two groups of n circuits switched simultaneously, and each of which consists of a series-connected electronic key and a resistor, are connected through the said isolation capacitors.

По четвертому варианту для получения максимального подавления пироэлектрической помехи величины резисторов в первой и второй параллельной RC-цепи и разделительные конденсаторы выбираются в определенном соотношении друг с другом.According to the fourth embodiment, to obtain maximum suppression of pyroelectric interference, the resistors in the first and second parallel RC circuits and isolation capacitors are selected in a certain ratio to each other.

Таким образом, симметричный зарядовый усилитель (фиг.9) выполнен на операционном усилителе (ОУ) 1 с высоким входным сопротивлением (например, типа TL062C) с параллельной обратной связью на RC-цепи 3, определяющей самую высокую чувствительность по заряду. Параллельно этой цепи по переменному току подключены k цепочек 5, позволяющие изменять чувствительность по заряду в требуемое число раз и состоящие из последовательно соединенных первого электронного ключа К4, конденсатора Ck и второго электронного ключа К5, причем к выводу конденсатора Ck, который соединен с вторым электронным ключом К5, подключен резистор R, соединенный с землей, служащий для устранения связи с выхода ОУ1 через разомкнутый второй электронный ключ К5. Также параллельно RC-цепи 3 включены m цепочек 4, позволяющие изменять нижнюю граничную частоту и состоящие из последовательно соединенных первого электронного ключа К2, резистора Rm и второго электронного ключа К3, причем к выводу резистора Rm, который соединен с вторым электронным ключом К3, подключен резистор R, соединенный с землей через разделительный конденсатор с целью устранения влияния паразитных сигналов датчика, вызванных воздействием градиента температуры. Когда электронные ключи К2, К3, К4 и К5 разомкнуты, то дополнительные цепочки не оказывают никакого влияния на работу ЗЧУ.Thus, the symmetrical charge amplifier (Fig. 9) is made on an operational amplifier (op amp) 1 with a high input impedance (for example, type TL062C) with parallel feedback on the RC circuit 3, which determines the highest charge sensitivity. In parallel with this alternating current circuit, k circuits 5 are connected, which allow changing the charge sensitivity by the required number of times and consisting of the first electronic key K4, the capacitor Ck and the second electronic key K5 connected in series, and to the terminal of the capacitor Ck, which is connected to the second electronic key K5, a resistor R connected to ground is connected, which serves to eliminate communication from the output of OS1 through an open second electronic switch K5. Also, in parallel to the RC circuit 3, m chains 4 are included, which allow changing the lower cutoff frequency and consisting of a first electronic key K2, a resistor Rm and a second electronic key K3 connected in series, and a resistor connected to the output of the resistor Rm, which is connected to the second electronic key K3 R connected to earth through an isolation capacitor in order to eliminate the influence of spurious sensor signals caused by a temperature gradient. When the electronic keys K2, K3, K4 and K5 are open, the additional circuits do not have any effect on the operation of the memory device.

Дополнительно между выходами датчика измерителя электрических зарядов и входной цепью входного ОУ1 подключены через разделительные конденсаторы Ср 6 группа из n цепочек 8, переключаемых одновременно и каждая из которых состоит из последовательно соединенных электронного ключа К1 и резистора Rn.In addition, between the outputs of the sensor of the meter of electric charges and the input circuit of the input OS1, a group of n chains 8 connected simultaneously and each of which consists of a series-connected electronic key K1 and a resistor Rn are connected through the isolating capacitors Cp 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

К входу симметричного зарядочувствительного усилителя (ЗЧУ) (фиг.4) подключается симметричный пьезоэлектрический датчик ускорения, устанавливаемый на испытуемом механизме и работающий при больших перепадах температур.The symmetric piezoelectric acceleration sensor mounted on the tested mechanism and operating at large temperature differences is connected to the input of a symmetric charge-sensitive amplifier (ZCHU) (Fig. 4).

Данный ЗЧУ состоит:This ZChU consists of:

- из операционного усилителя ОУ1, охваченного отрицательной обратной связью через емкость C_OC, соединяющей инвертирующий вход и выход усилителя ОУ1, и резистор R_OC, соединенный с инвертирующим входом непосредственно и с выходом ОУ1 через частотно-зависимый делитель R₁, R₂ и С_Р (фиг.6);- from the operational amplifier ОУ1, covered by negative feedback through a capacitance C _OC connecting the inverting input and output of the amplifier ОУ1, and a resistor R _OC connected to the inverting input directly and to the output ОУ1 through a frequency-dependent divider R ₁ , R _2, and С _P (Fig.6);

- инвертирующего усилителя с единичным коэффициентом передачи, охваченного отрицательной обратной связью через емкость C_OC (соединяет неинвертирующий вход ОУ1 с выходом ОУ1 через выход инвертирующего усилителя ОУ2 с единичным коэффициентом передачи) и резистор R_OC (соединен с инвертирующим входом непосредственно, а с выходом ОУ1 через частотно-зависимый делитель R₁, R₂ и С_Р, соединенной с выходом ОУ2).- an inverting amplifier with a single transmission coefficient covered by negative feedback through a capacitance C _OC (connects the non-inverting input ОУ1 with the output ОУ1 through the output of the inverting amplifier ОУ2 with a unit transfer coefficient) and a resistor R _OC (connected to the inverting input directly, and with the output ОУ1 through frequency-dependent divider R ₁ , R ₂ and C _P connected to the output of OS2).

Под действием вибраций посадочного места датчик вырабатывает заряд, пропорциональный величине воздействующего на него механического ускорения. Заряд поступает на вход ЗЧУ, где преобразуется в выходное напряжение с помощью емкостей в цепях обратной связи, охватывающей усилитель. Величина выходного сигнала U_ВЫХ=q*C_OC.Under the influence of vibrations of the seat, the sensor generates a charge proportional to the magnitude of the mechanical acceleration acting on it. The charge is fed to the input of the control unit, where it is converted into the output voltage using capacitors in the feedback circuits, covering the amplifier. The value of the output signal U _OUT = q * C _OC .

Одновременно, вместе с полезным сигналом на вход усилителя поступает паразитный сигнал I(Δt°, t), вызванный перепадами температур в месте установки датчика. Величина этого сигнала U_ВЫХ=I(Δt°, t)*R_OC. может значительно превышать полезный сигнал и нарушать нормальную работу аппаратуры (фиг.2).At the same time, together with a useful signal, a parasitic signal I (Δt °, t) is supplied to the amplifier input, caused by temperature changes at the sensor installation site. The magnitude of this signal is U _OUT = I (Δt °, t) * R _OC . can significantly exceed the useful signal and disrupt the normal operation of the equipment (figure 2).

Целью настоящего изобретения является уменьшение влияния воздействующих на пьезоэлектрический датчик перепадов температур, вызывающих генерацию больших зарядов, которые приводят к перегрузке ЗЧУ и выходу из строя соответствующего измерительного канала.The aim of the present invention is to reduce the effect of temperature extremes affecting the piezoelectric sensor, causing the generation of large charges, which lead to overloading of the spare parts and failure of the corresponding measuring channel.

Использование частотно-зависимого делителя (R₁, R₂, С_Р) в цепи отрицательной обратной связи с коэффициентом передачиThe use of a frequency-dependent divider (R ₁ , R ₂ , C _P ) in a negative feedback circuit with a transmission coefficient

;

где τ=R_oc·C_oc; τ_k=R₂·C_k;

позволяет уменьшить величину R_oc(фиг.6), а так как емкость C_oc подключена непосредственно к выходу операционного усилителя, то делитель практически не оказывает влияния на величину измеряемого полезного сигнала.where τ = R _oc · C _oc ; τ _k = R ₂ · C _k ;

allows you to reduce the value of R _oc (Fig.6), and since the capacitance C _{oc is} connected directly to the output of the operational amplifier, the divider has virtually no effect on the value of the measured useful signal.

Анализ, проведенный с использованием метода Брауде, показал, что максимально плоскую форму амплитудно-частотной характеристики измерительного канала с заданной полосой пропускания можно получить только при выборе постоянной времени цепи коррекции из выражения τ_K=R₂C_K=2τ(a-1) и уменьшении R_oc и C_K в

раз. В этом случае будет достигнуто максимальное подавление пироэлектрической помехи.An analysis using the Braude method showed that the most flat shape of the amplitude-frequency characteristic of the measuring channel with a given passband can be obtained only by choosing the correction circuit time constant from the expression τ _K = R ₂ C _K = 2τ ( a -1) and decreasing R _oc and C _K in

time. In this case, the maximum suppression of pyroelectric interference will be achieved.

Амплитудно-частотная характеристика ЗЧУ с коррекцией (3) и без коррекции (1) в области низких частот представлена на фиг.6. Из него видно, что полоса пропускания в области низких частот сохранилась неизменной, несмотря на уменьшение величины сопротивления R_oc. При этом уменьшение R_oc в α раз уменьшает влияние паразитного сигнала I(Δt°, t) во столько же раз.The amplitude-frequency characteristic of the spare part with correction (3) and without correction (1) in the low-frequency region is presented in Fig.6. It can be seen from it that the passband in the low-frequency region has remained unchanged, despite the decrease in the resistance value R _oc . Moreover, a decrease in R _{oc by} α times reduces the influence of the spurious signal I (Δt °, t) by the same amount.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает надежное и неискаженное измерение вибрационных параметров машинного оборудования пьезоэлектрическими датчиками в реальных условиях воздействия на них больших градиентов температур, что и являлось целью настоящего изобретения.Thus, the proposed device provides reliable and undistorted measurement of the vibration parameters of the machinery with piezoelectric sensors in real conditions of exposure to large temperature gradients, which was the purpose of the present invention.

ЛитератураLiterature

1. Максимов В.П. и др. Измерение, обработка и анализ быстропеременных процессов в машинах, М.: Машиностроение, 1987, 208 с. (ил. с.37).1. Maksimov V.P. et al. Measurement, processing, and analysis of rapidly changing processes in machines, Moscow: Mashinostroenie, 1987, 208 pp. (ill. p. 37).

2. В.М.Шарапов, И.Г.Минаев, Ю.Ю.Бондаренко, Т.Ю.Кисиль, М.П.Мусиенко, С.В.Роттэ, И.Б.Чудаева. Пьезоэлектрические преобразователи, Черкассы, ЧГТУ, 2004. 435 с.2. V.M. Sharapov, I.G. Minaev, Yu.Yu. Bondarenko, T.Yu. Kisil, M.P. Musienko, S.V. Rotte, I. B. Chudaeva. Piezoelectric transducers, Cherkasy, ChGTU, 2004.443 s.

3. Дж.Барфут, Дж.Тейлор. Полярные диэлектрики и их применение. Изд. "МИР", Москва, 1981, 467 с. (§7 Пироэлектрические применения, с.441; §8 Применение сегнетоэлектриков в качестве пьезопреобразователей. С.448).3. J. Barfoot, J. Taylor. Polar dielectrics and their application. Ed. MIR, Moscow, 1981, 467 pp. (§7 Pyroelectric applications, p.441; §8 Application of ferroelectrics as piezoelectric transducers. P.448).

4. Дж.Фрайден. Современные датчики. Справочник. М., Техносфера, 2005, 592 с. ISBN 5-94836-050-4 (разделы: 2.17 Факторы окружающей среды, с.51; 3.6 Пьезоэлектрический эффект, с.90; 3.7 Пироэлектрический эффект, с.100; формула 3.81; рис.3.29 Реакция пироэлектрического чувствительного элемента на тепловую ступенчатую функцию; 5.2.4. Усилители заряда, с.184; рис.5.12Б, с.186).4. J. Friden. Modern sensors. Directory. M., Technosphere, 2005, 592 p. ISBN 5-94836-050-4 (sections: 2.17 Environmental factors, p.51; 3.6 Piezoelectric effect, p.90; 3.7 Pyroelectric effect, p.100; formula 3.81; Fig.3.29 Reaction of a pyroelectric sensitive element to a thermal step function ; 5.2.4. Charge amplifiers, p.184; fig.5.12B, p.186).

5. http://bruel.ru/UserFiles/File/catalog.pdf Официальное эксклюзивное представительство Bruel & Kjear в России.5. http://bruel.ru/UserFiles/File/catalog.pdf The official exclusive representative office of Bruel & Kjear in Russia.

6. Патент RU №2260245.6. Patent RU No. 2260245.

Claims

An electric charge meter containing an input operational amplifier, a first and second parallel RC circuit and an inverter, the input of which is connected to the output of the input operational amplifier, while the first parallel RC circuit is connected between the inverting input of the input operational amplifier and the input of the inverter, and the second parallel RC -circuit - between the non-inverting input of the input operational amplifier and the output of the inverter, while the output of the input operational amplifier is the output of the electric charge meter, excellent which is connected in parallel to the first and second parallel RC circuits in the input circuit of the input operational amplifier through isolation capacitors, and at the output, two groups of k circuits are galvanically, each of which consists of a first electronic key, a capacitor and a second electronic key connected in series moreover, to the output of the capacitor, which is connected to the second electronic key, a resistor connected to the ground is connected, in addition, in parallel, respectively, the first and second are parallel RC circuits are connected in the input circuit of the input operational amplifier through the aforementioned isolation capacitors, and at the output galvanically two groups of m circuits, each of which consists of a series-connected first electronic key, a resistor and a second electronic key, and to the output of the resistor, which is connected to a second electronic key, a resistor is connected, connected to the ground through a capacitor, and between the outputs of the sensor and the input circuit of the input operational amplifier are connected through the aforementioned section solid capacitors are two groups of n circuits switched simultaneously, and each of which consists of an electronic key and a resistor connected in series, in order to obtain maximum suppression of pyroelectric interference, the resistors in the first and second parallel RC circuits and isolation capacitors together with connected in series with resistor are selected in a certain ratio with each other, the value of the resistors divided by the root of two, in the first and second parallel RC circuits should be the value of the separation capacitance multiplied by the value of the resistor connected in series with it and divided by twice the value of the capacitance from the first and second parallel RC circuits, multiplied by the root of two and by the ratio of the values of the resistors connected to the electronic key and the resistor connected in series with the isolation capacitor in each of two groups of n chains switched simultaneously.