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JJG 338-2013

基本信息

标准号: JJG 338-2013

中文名称:电荷放大器检定规程

标准类别:国家计量标准(JJ)

标准状态:现行

出版语种:简体中文

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相关标签: 电荷 放大器 检定 规程

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JJG 338-2013 电荷放大器检定规程 JJG338-2013 标准压缩包解压密码:www.bzxz.net

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标准内容

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JJG338-2013
电荷放大器检定规程
VerificationRegulationof ChargeAmplifiersJJG338-—2013
代替JJG338—1997
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本规程主要起草人:
JJG338-2013
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)bZxz.net
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)引言
引用文件
术语和计量单位
3.1增益挡
3.2归一化挡
传输系数
计量性能要求
电荷放大器的分级
输入等效电荷噪声
归化误差.·
增益挡误差
线性误差
失真度·
JJG338—2013
低通滤波器截止频率(上限频率)高通滤波器截止频率(下限频率)幅频特性.
相频特性
积分器误差
6通用技术要求
外观要求·
6.2其他技术要求
7计量器具控制…
检定条件·
检定项目·.
检定方法,
检定结果的处理…·
7.5检定周期
附录A
附录B
附录C
等效下限频率的推导
检定原始记录推荐格式
检定证书/检定结果通知书内页信息及格式·()
(1)
(3)
(3)
(3)
(4)
(5)
JJG338—2013
本规程依据JJF1002-2010《国家计量检定规程编写规则》对JG338--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:
一提高了归一化误差、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:JJG338—1983。
1范围
JJG338—2013
电荷放大器检定规程
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:
JIG2332008
压电加速度计检定规程
倍频程和1/3倍频程滤波器检定规程JG449—2001
JJG834—2006
动态信号分析仪
JF1156—2006振动、冲击、转速计量术语及定义0压电集成电路传感器(1EPE)放大器校准规范JJF1269—2010
GB/T20485.12008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unityswiteh
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。和输人电动势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人电荷,比例系数就是反馈电容的负倒数。e.
图1电荷放大器的电荷转换级原理电路图(1)
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-电荷放大器电荷转换级的等效输人电容,PF;Cr一电荷放大器电荷转换级的反馈电容,PF。Q=Ciei
式中:
一电荷放大器电荷转换级的输人电荷量,PC。ea
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。o
转换级
5计量性能要求
电荷放大器的分级
滤波器
妇一化
放大器
放大器
典型的电荷放大器方框图
放大器
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
增益挡误差
5.2输入等效电荷噪声
JJC3382013
归一化误差
电荷放大器的分级
下限频率
1x10-5
≤5X10-
输入等效电
荷噪声(有效
值)pc
≤020
线性误差
谐波失真度
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人电荷量,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-10士3)%1。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±3)%:高通滤波器的一3dB截止题率称下限频率,记为Jl。3
5.9幅频特性
JJG338—2013
幅频特性是电荷放大器的输出电压信号与输人电荷信号的幅值比(即传输系数的倒数)随频率变化的特性,生产厂家应在说明书中给出每个滤波器的幅频特性曲线。在选定的测量频带内各频率点的幅值比相对参考频率点的幅值比的偏差应不大于1%。5.10相频特性
相频特性是电荷放大器的输出电压信号与输入电荷信号的相位差随频率变化的特性,生产厂家应在说明书中给出每个滤波器的相频特性曲线。在选定的测量频带内,各频率点相频特性应满足出厂技术指标要求。5.11积分器误差
积分器误差是指以标准正弦信号输人具有积分电路的电荷放大器,其实际积分输出与理论积分结果的偏差。生产厂家应在说明书中给出积分器的频率范围和特性曲线。在说明书给定的频率范围内,速度挡(一次积分挡)误差应不大于3%,位移挡(二次积分挡)误差应不大于5%。
6通用技术要求
6.1外观要求
6.1.1受检电荷放大器应标有名称、型号、出厂编号、制造厂或商标。6.1.2电荷放大器的各功能开关灵活可靠,归一化挡、增益挡、滤波器、积分放大器、输入和输出端口等应有清晰标志。6.2其他技术要求
出厂技术指标应包括电荷输入范围、使用频率范围、额定输出电压、负载能力、插接件规格、使用环境要求、输人和输出阻抗等。7计量器具控制
7.1检定条件
7.1.1环境条件
温度:(1828)℃:
相对湿度:小于80%。
室内应无强的电磁场干扰和腐蚀性气体。7.1.2检定用仪器的技术要求
7.1.2.1函数信号发生器
频率范围:0.1Hz~200kHz,输出电压峰值不小于10V、输出电压幅度稳定性优于1%,频率稳定性优于0.05%,频率准确度优于1×10-5,失真度不大于0.05%。7.1.2.2示波器
有效频率范围DC~20MHz,电压测量误差应在5%之内。7.1.2.3数字电压表(多用表)
在10Hz~200kHz的频率范围内,直流电压测量准确度等级优于0.01级,交流电压测量最大充许误差绝对值不大于0.1%。4
7.1.2.4标准电容器
JJG338—2013
标准电容器的准确度等级优于0.1级,损耗小(tand<10-4),装在屏蔽良好的盒中,容量分别约为100pF、1000pF及10nF,具体容量应通过校准确定,并在使用中带人校准后的电容容量值。
7.1.2.5失真度测量仪
失真度测量仪颗率范围不低于2Hz100kHz,失真度测量范围不低于0.01%~100%,输人电压范围不低于300mV~10V。7.1.2.6动态信号分析仪
技术指标应满足JJG834--2006《动态信号分析仪》中A级的规定,分析带宽不小于50kHz、至少有2个同步采样通道。7.1.2.7秒表
秒表的测量误差不大于0.1s(测量间隔10min)。7.2检定项目
电荷放大器的首次检定、后续检定和使用中检查项目见表2。表2电荷放大器的首次检定、后续检定和使用中检查项目一览表项目
外观及工作正常性检查
输人等效电荷噪声
归一化误差
增益挡误差
线性误差
失真度
低通滤被器截止频率(上限频率)高通滤波器截止频率(下限频率)幅频特性
相频特性
积分电路误差
首次检定
+(如果有)
后续检定
+(如果有)
注:“十”表示需检定的项目,“”表示不检定的项目。7.3检定方法
7.3.1外观及工作正常性检查
被检电荷放大器外观应完整无损,其标志应满足6.1的要求。接通电源,数字显示应清晰完整,预热时间应为15min以上。7.3.2输入等效电荷噪声
使用中检查
(如果有
用屏蔽良好的1000pF标准电容器,输人端对地短接,输出端接人电荷放大器的输入端:如图3所示。对于有多个输人端的电荷放大器应将其他的输入端用屏蔽帽5
盖上。
JJG338-2013
电荷放大器
数字电压表
图3检定输人等效电荷噪声的方框图电荷放大器归一化挡置于“1”,高通滤波器置于最低频率挡,低通滤波器置于最高频率挡,有积分功能的电荷放大器设置为加速度挡(或线性挡),调节电荷放大器的增益挡到最高灵敏度挡,此时输出噪声电压最大。用频带宽度不小于2Hz~100kHz的数字电压表测量电荷放大器输出端的噪声电压有效值e按公式(4)折算为输人端的等效电荷噪声Q.。
式中:
Q,——电荷放大器输入端的等效电荷噪声(有效值),pC;S-归一化挡,pC/Unit;
电荷放大器输出端的电压(有效值)、V;G增益挡:V/Unit
检定结果应满足5.2的要求。
7.3.3归-化误差
7.3.3.1具有4个归一化旋钮的电荷放大器(4)
按图4接线,把电荷放大器归一化旋钮置于“1”位置,低通滤波器设置为最高频率挡,高通滤波器设置为最低频率挡(A类电荷放大器可设置为“中”挡),标准电容器选用1000pF,有积分功能的电荷放大器设置为加速度挡(或线性挡)数字电压表1
信号发生器
被检定
电荷放大器
图4电荷放大器归一化误差的检定接线图示波器
数字电压表2
信号发生器频率调至160Hz,调节电荷放大器的增益挡,使其数字电压表2的读数约为数字电压表1的读数的10倍,调节信号发生器的输出电压,使数字电压表2的读数略低于电荷放大器说明书规定的额定输出电压,记为e。。保持信号发生器的输出不变,依次改变归一化旋钮为表3所列的37个状态,并记下每个状态时数字电压表2的读数e,由公式(5)计算各状态的归一化误差,取其中最大误差值作为归一化误差的检定结果。
8g =%/S ×100
Gj=2,3,…..37)
式中:
JJG338—2013
8s状态序号为“”时对应的归一化误差,%设置的归一化挡的数值:
e。——归一化挡为“1”时电荷放大器的输出电压,V;eo归一化挡为“S,”时电荷放大器的输出电压,V。检定结果应满足5.3的要求。
表3具有4个归一化旋钮的电荷放大器的设置状态状态序号
归一化挡
状态(S,)
pC/Unit
状态序号
归一化挡
状态((S,)
pC/Unit
具有3个归一化旋钮的电荷放大器状态序号
归一化挡
状态(S)
pC/Unit
状态序号
归一化挡
状态(S,)
pC/Unit
可参考7.3.3.1的方法测量一化误差,3个归一化旋钮共组成28个设置状态,见表3(状态序号1~28)
7.3.3.3具有多圈电位器归
日一化旋钮的电荷放大器
可参考7.3.3.1的方法测量归一化误差,共47个设置状态,见表4表4
具有多圈电位器归一化旋钮的电荷放大器的设置状态状态序号
归一化挡
状态(S,)
pC/Unit
状态序号
归一化挡
状态(S)
pC/Unit
状态序号
归一化挡
状态(S,)
pC/Unit
状态序号
归一化挡
状态(S,)
pC/Unit
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