附件10理论力学A实验指导书从图2.1可看出，对与压电加速度计连接的电荷放大器有如下要求：①由于压电加速度计可视为一高内阻信号源（一般达10"2）这就要求电荷放大器有相应高的输入阻抗。②要求电荷放大器输出电压不受压电加速度计自身电容C和长电缆及等效电容的影响。2、电荷放大器原理电荷放大器为图2.2虚线框内所示。OeSVKCFC2图2.2电荷放大器是一种具有电容反馈的高增益运算放大器，其输出电压与压电加速计两端所产生的电荷成正比。根据密勒效应，反馈电容折合到输入端的有效电容量是C=（1+Ko)Ch其中K为运放的开环增益，C为反馈电容。从图2.2可看出电荷变换级的输出电压V.为：-OK.Vo"C,+C.+C(I+k.)".(5)当K>>1时，（C+C）<<C（I+K。），（5）式可简化为：0K（6)C由（6）可看出，电荷放大器的输出电压仅由压电加速度计两端所产生的电荷和友馈电容决定，而与压电加速度计的固有电容和电缆及等效电容无关。三、线路说明酒话低通美甲积分一积分级滤波指出高通2图过荷滤液级输出图3.16
附件 10 理论力学 A 实验指导书 6
附件10理论力学A实验指导书1、电荷变换级原理见二2节2、低通滤波器由高阻抗运放组成二阶伯特沃斯滤波器具有平坦的频率特性可有效消除高频干扰信号对有效信号的影响。旋钮上示值为下降3dB土1dB频率点。3、适调级由适调开关和适调放大器组成，此级作用是在应用不同灵敏度的压电加速度计时，整个仪器有归一化的电压输出。根据运算放大器原理，由图3.2可看出有9RRu图3.2LoR+R若压电加速度计电荷灵敏度在10~110pc/ms?之间，VRoi+RzC=1000PF①当输入电荷灵敏度为100pc/ms，则适调级输入电压灵敏度为Sw--100pC/ms=0.1Vims*Cr1000pF适调开关置于10-0-0，即Ra+R2=1K+9K=10KLe-.10k -.10kV输出电压灵敏度S-（-1）×0.1V/ms②当S=86.2PC/ms，C/仍为1000PF时Sa-86.2pClms2SM-0.0862V/ms2Ct1000pF适调开关置于8-6-2则Rar+R2=8X1k+6X0.1k+2X0.01k=8.62k20$w= 100v/ms --0.1V/ms1
附件 10 理论力学 A 实验指导书 7
附件10理论力学A实验指导书由上述二种情况可以看出：虽然传感器电荷灵敏度值不同，只要有相同的输入量，可以通过改变适调电阻值来改变适调放大器的放大倍数，以求得到归一化输出。4、输出级本级可通过波段开关转换完成×1，X×10，×100，×1K倍增益转换。5、过荷电路当输出级或二个积分放大器的电压输出峰值超过土10V时，过荷电路红色发光二极管发光，此时仪器为不正常运行状态，必须等发光停正时方可正常测量（如发光仍不停止应减小增益mV/UnitOut）。6、积分器仪器内由运放组成两个独立的积分电路，通过波段开关可以完成加速度、速度、位移的转换测量，通过波段开关也可以选择积分器的最低频率积分起始点，分为IHz和10Hz二挡。7、高通滤波器高通滤波器通常用来滤除传感器引入的湿度扰动造成的低频于扰。开关上的标志值为下降3dB士1dB的频率点。四、各旋钮使用说明1、灵敏度选择PC/Unit（Unit为物理量单位，如ms.g.Pa）此三位拨码开关是按从左向右规定为由高位向低位设置的十进制灵敏度指示，三位拨码开关刻度示值从左到右分别按0~90~9、0~9改变，三位拨码开关合起来可适应1-0-0至9-9-9的灵敏度变化范围，CA-3型积分电荷放大器设置的基本灵敏度范围为1.00~9.99PCUnit，面板上的“mV/UnitOut”旋钮上方数字1、10、100、1K四挡是对应基本灵敏度范围设置的，也就是说使用的传感器灵敏度在1.00~9.99PC/Unit之间，被测信号的每个单位物理量输出电压值对应mV/UnitOut”旋钮的指示值（1mV、10mV、100mV、1000mV）。例如使用灵敏度值为6.78PC/ms的传感器时，把三位拨码分别置于6-7-8位置，“mV/UnitOut”旋钮指向“1”时，如测出此时仪器输出电压为10mV，那么被测信号为10ms（10mV一1mV/ms=10ms）；如“mV/UnitOut”旋钮指向“10”，被测信号不变时，此时仪器输出电压应为100mV，那么被测信号仍为10ms（(100mV-10mV/ms=10ms）。如使用的传感器灵敏度范围在10.0~99.9PC/Unit间，“mV/UnitOut”旋钮上之值1、10、100、1K应按分别增长10倍对待，即10、100、1000、10000，例如使用灵敏度值为67.8PC/ms传感器时，把三位拨码分别置于6-7-8位置，“mVlUnitOut”旋钮指向“1”时（此时“1”应按增大10倍看待，为10mV/ms），如测出此时仪器输出电压为100mV，那么被测信号为10ms（100mV一10mVlms-10ms）如“mV/UnitOut”旋钮指向“10”（此时“10”应按增大10倍看待，为100mV/ms），被测信号不变时，此时仪器输出电压应为1000mV，那么被测信号仍为10ms（1000mV+100mV/ms=10ms）。同理对0.1~0.999PC/ms范圖的传感器“mV/UnitOut”旋钮上方数字应分别按缩小10倍对等。其它灵敏度范围类推。8
附件 10 理论力学 A 实验指导书 8
附件10理论力学A实验指导书2、高频上限：低通滤波器分为0.1k，1k，3k，10k，30k,Lin(100K）线性六挡，阻带特性为-3dB±1dB。3、功能选择旋钮分为加速度，速度1Hz、速度10Hz，位移1Hz、位移10Hz五挡，各挡分别对应输出单位是1m/s、0.01m/s、0.01m/s、1mm、0.1mm。4、mV/UnitOut:分为×1、×10、×100、×1K倍四挡“mV/UnitOut”表示每个单位物理量输出的电压值，从整个仪器输出电压值（mV）除以“mV/UnitOut”钮指示位置所标之值即得出被测物理量值大小。具体使用“灵敏度选择”中已说明。5、低通滤波器旋钮上方的数值为下降-3dB的频率点，即对应于“中频点”下降到0.707倍处，通常低通滤波挡放在被测信号最高频率分量的3~5倍处。100,lk,3型号CA-3低通滤波(Hz)10k,30kLin(100)3电话调1.5%(A)准确度2%V)检测量加速度，这度，位移3%(D)高通滤波(Hz)0.1,1,10加速度炎度(mV-IVIUnit(增益)噪声15mvA.0.1-100k220V50Hz电源频带(H2)V.2-10k或DC12VD.2~1k2通道数五、主要技术指标六、面板结构1、前面板图(1)图（2）图（3)CA-3积分电荷放大器更敏度FC/es?足敏度rC/n213.1013.1019100121003300-1KO0.17OOLin0.140*Lir达荷过荷低通（K日）低通（KHE）增益选择增益选择电源g2/s2DinpnDipe1OaO0000.1O010OOOveitvot.AcetinnAce&mn电微输入2高通（R2)电荷输入！高通（)功能选择功能选择图（8）图（7)图(6)图（5)图(4)9
附件 10 理论力学 A 实验指导书 9
附件10理论力学A实验指导书传感器灵敏度开关图(1)图（2)低通滤波器图（3)增益选择开关图(4)仪器通电指示灯图（5）积分转换开关图（6)高通滤波器开关传感器电荷输入端图(7)图（8)仪器过载指示灯仪器左半边为第一通道，仪器右半边为第二通道，各旋钮作用同第一通道。2、后面板北戴河电子仪器厂直流600输出1输出】交流AC220VDC12V电源七、注意事项一般应在相对湿度不超过80%条件下1、电荷放大器输入级是高阻抗电路，保存和使用。使用前应预热15~30分钟。2、前后面板上同时具有输入插座的机型，不使用的插座应拧上屏蔽帽，以减少外界干扰。3、信号过大时过荷灯亮，应逆时针方向减小系统增益。4、本仪器为交直流两用，使用交流电源供电时，不要接直流电源线，并且开关打在交流和通；使用直流电源供电时，不要接交流电源线，并且开关打在直流。5、直流电源线：红色为正，白色为地。八、附件1、每台电荷放大器附带交流电源线和直流电源线各一条2、每通道附带一条输出线。3、说明书一份。10
附件 10 理论力学 A 实验指导书 10