Piezotech如何测量压电信号?
电荷传感器
概念:当受到机械力(压电效应)或温度变化(热电效应)的刺激时,电荷传感器会在其表面产生等量的相反符号电荷。
等效图:压电、热释电传感器可以通过以下等效图之一建模:
戴维南 等效 图:
电动势e = Q/C 0与电容器C 0串联。
诺顿等效 图:
电流源 i = dq/dt 与电容器C 0并联。
操作模式:当使用压电热电传感器时,测量信号很大程度上取决于实验条件。可以测量比例信号或其导数。这些操作模式的限制由仪表链的截止频率决定。
信号调理
直接连接:通过将传感器直接连接到放大器、示波器或 DAC(数据采集卡),必须牢记外部阻抗可能会对您要测量的信号产生关键影响。为了确定上述影响,所涉及的阻抗(来自传感器、电缆和测量仪器输入)建模如下:
传感器直接连接等效图
对该图的进一步分析显示了高通滤波器的行为,其截止频率由下式给出:
当f >> f c时,测量信号与产生的电荷成正比:
当f << f c时,测量的信号与导数成正比:
电荷传感器
为了大大限制外部阻抗的影响,建议使用电荷传感器。工作原理是基于使用外部电容器 C 来存储产生的电荷。电荷转换器也可以称为电荷电压转换器。
充电电压传感器的实际实现
如图所示,我们认为运算放大器是理想的。其输入之间的差分电压为零,因此传感器产生的电流 i 被驱动到反馈电容 C。为了防止输出因寄生影响而饱和,必须在反馈电容上增加一个并联电阻 R。
这样的电路具有高通滤波器行为,其截止频率由下式给出:
当f << f c时,测量的信号与导数成正比:
当f << f c时,测量的信号与导数成正比: