JJG338-1997电荷放大器检定规程.pdf

中华人 民共和 国国家计量检定规程J J G 3 3 8 - 1 9 9 7电 荷 放 大 器C h a r g e A mp l i f i e r1 9 9 7 一0 9 一0 1 发布1 9 9 8 一0 3 一0 1 实施国 家 技 术 监 督 局发布J J G 3 3 8 - 1 9 9 7.勺.心.。.令-心.心.令.护电荷放大器检定规程 ，. ， . ， . ，. ， . ，. ， . ，. ， . ， . ， . ， . ， . ， . 见V e r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f J J G 3 3 8 - 1 9 9 7代替 J J G 3 3 8 -1 9 8 3、. 0 . o . o . o . o . o . o . o . 0 . 0 . 0 . o . 0 . 0C h a r g e Amp l i f i e r 本检定规程经国家技术监督局于 1 9 9 7 年 0 9 月 0 1日 批准， 并 自1 9 9 8年 0 3月 0 1日起施行。归口单位 : 中国计量科学研究院起草单位 : 中国计量科学研究院中国航空工业总公司三O 四研究所本规程技术条文 由起草单位负责解释.T .T G 3 3 5 - 1 9 9 7本规程主要起草人 : 李文龙 于梅 参加起草人 : 于仲敏 杨素 贞( 中国计量科学研究院)( 中国计量科学研究院)( 中国计量科学研究院)( 中国航空工业总公司三0四研究所)J J G 3 3 8 - 1 9 9 7目录一概述 ( 1)二技术要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 2 )三检定条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : ( 3 )四检定项目和检定方法 ( 5)五检定结果的处理和检定周期 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 1 2 )附录 1 电荷放大器各旋钮的辨认 。 。 。 ( 1 3 )附录2 公式的举例说明及推导 ( 1 4 )附录3 低于 2 H z 的失真度测量方法介绍 ( 1 6 )附录4 检定记录、检定证书背面格式 。 ( 1 8 )J J G 3 3 8 - 1 9 9 7电荷 放大 器 检定 规 程本规程适用于新制造 、使用中和修理后的二级和三级电荷放大器的检定。一概述 电荷放大器是接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。电荷放大器广泛地应用于振动、力、压力 、声学等非电量电测技术中。 电荷放大器的核心电荷转换级是一种特殊形式的运算放大器，如图 1 所示。电容 C ; 是传感器的等效电容，C ， 是电荷转换级的反馈电容器。 图1 电荷转换级的电原理图 根据运算放大器的理论，开环增益和输人阻抗很高的放大器A的输出电压。 。 与输人电动势 。 ; 的关系为:Ci-Cf 一 - 19 w cf 1i ( U C;( 1 )图 1中习点的电位几乎为零，是所谓虚地点，因此电容器 C ; 极板上的电荷 Q i 为Q. =C ; e ;( 2 )将 ( 2 )式代人 ( 1 )式得e 。 一 1 Q 七 f( 3 ) ( 3 )式表明: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倒数。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、积分器、归一化放大器以及输出放大器等，典型的电荷放大器方框图如图 2 aJ J G 3 3 8 - 1 9 9 7图 2典 型的电荷放大器方 框图技术要求环境特性电荷放大器的工作环境应符合温度 0 - - 4 0;湿度 ( 4 0 时)2 0 %-9 0 % R H的要电荷放大器的分级电荷放大器按准确度分级，按下限频率又分为 A类和 B类。电荷放大器分级分类1求2情况详见表 t o衰 1准确度等级 准确度( 2 0 士5 ) C %下限频率( 3 d B) Hz上限频率( 0. 5 d B) k Hz失真度 %输人等效噪声电荷 P C二级A类25x1 0一 61 010. 5B类20 . 33 010. 1三 级A类31 0一 51 021B类30. 31 020 . 5参数指标 电荷放大器准确度。由 衰减挡误差8 , 、 归一化误差S : 和线性误差S ; 按 ( 4 ) 式合勺J八。 = , / 8 21 + S z + S 3( 4 ) 电荷放大器线性误差的测量范围，应从本衰减挡的满量程到相邻的灵敏度高一挡的满量程。 在线性误差测量范围内，等间隔地测量 1 0 个输出电压值，并计算相应的传输系数， z J J G 3 3 8 -1 9 9 7再求出9 个传输系数相对于满量程传输系数的相对误差 ，取 9 个相对误差中最大的 1 个作为电荷放大器的线性误差。3 . 2 电荷放大器的下限频率，是指电荷放大器在低频的传输系数比 1 6 0 H z 下降 3 d B的频率。3 . 3 电荷放大器的上限频率，是指电荷放大器在高频段的传输系数比1 6 0 H : 下降 0 . 5d B的频率。在电荷放大器的通频带内，传输系数的频率响应波动不得超过 0 . 5 f 03 . 4 电荷放大器的输人噪声是用一个 ( 1 0 0 0 士5 ) p F电容接到电荷放大器的输人端与地之间，电荷放大器归一化置于 1 一0 一 0 。高通滤波器置于最低挡，低通滤波器置于最高挡，在电荷放大器最高灵敏度挡位侧量输出噪声，再折算为电荷放大器输人端的等效噪声电荷量。4 低通滤波器的特性4 . 1 电荷放大器必须具备一个或多个低通滤波器。推荐的截止频率系列是 1 0 0 k H z ,3 0 k H z , 1 0 k H z , 3 k H z . . . 等，也可以用一个可连续调谐的 低通滤波器。4 . 2 低通滤波器的截止频率是指传输系数下降 3 d B的频率，在滤波器的通频带内，传输系数上下波动不得超过 0 . 5 d B ;在通频带外，应以每倍频程不小于 1 2 d B的斜率衰减( 专用的例外) 。4 . 3 滤波器截止频率误差由 ( 5 )给出 0 . 9 f 标毛 f 实镇 1 . 2 斥( 5 )式中 f + x 电荷放大器面板上标出的 截止频率; f 实际测得的截止频率。 对连续可调的滤波器，可参考第 4 . 1 款选一个频率测量。5 对负载能力的要求5 . 1 电荷放大器作电流输出时，应规定最大输出电流 ( 峰值) 。在最大输出电流时，电荷放大器的输出电压不得低于 1 . 5 V ( 峰值) 。输出波形不得失真 ，失真度也应符合要求。6接插 件 电荷放大器的输人、输出插座只能从 Q 9 和 M5 二种中选取。三检定条件7 检定时环境条件7 . 1 电荷放大器的检定应在 ( 2 0 15 ) 和相对湿度小于 8 5 %的室内进行。7 . 2 室内应无强的电磁场干扰和腐蚀性气体。8 检定用仪器8 . 1 作信号源的低频振荡器应包括从 0 . 1 H z 到 1 0 0 k H z 的频率范围。可N使用一个或几个振荡器，振荡器的内阻、输 出电流、输出电压、输出电压幅度稳定性、频率误差、J J G 3 3 8 一 1 9 9 7失真度等规定如表 2 。表 2频段 ( Hz )0. 1一 1 0 01 0 0一1 0 31 0 3 一1 0 41 0 斗 一2义1 0 4I Omln幅度稳定性%20 . 10. 20 . 2内阻 n 1 0 k一， 一 1 0 0 1 0 5输出电流 n 1 A11 O7 O1 3 0 一输出电压 V ( 峰值)化 一l O 1 0 ! 1 O一1 0频率偏差 %321 1失真度 %0. 3 一0. 2一0. 20. 2注:对于 0 . 1 一ZH z的频段，如果没有可用仪器则用示波器观察失真度和稳定性，应看不到 失真和幅度不稳方可使用。8 . 2 示波器 使用频段为D C 一 2 00 k H z ， ， 轴测量误差应小于5 % ( 也可使用相当的电压表) 。8 . 3 交直流数字电压表 推荐用真有效值检波的电压表。 直流电压测量误差0 . 01%; 交流电压测量误差 0 2 %; 频率范围:上限2 00 k H : ，下限低于 50 H z 。8 . 4 电容器 3 个电 容器的 容量必须稳定， 损耗小 ( tg占 簇1 0 一 4 ) ， 装在很好的屏蔽盒中。3 个电容器的容量分别约为 1 00 p F ，l o 00 p F 及 10o 00 p F ， 具体容量应通过误差小于0 . 05%的电容电桥测量后确定。测试电容器每 3 个月测量 1 次，在潮湿高温天气使用时，应增加测量次数。8 . 5 数字频率计 当振荡器频率偏差较大时，可用数字频率计来监视信号频率。数字频率计应能测量周期，测量误差小于 0 . 1 %。8 . 6 失真度测量仪 ZH z 一1 0 0k H z ，失真度范围 0 ， 1 %一10%。8 . 7 秒表测量误差为01 5 。J J G 3 3 8 - 1 9 9 7四检定项 目和检定方法9 外观检查 旋钮转动灵活，波段开关跳步清晰，定位准确。输出输人插座不允许松动。归一化，衰减挡，滤波器及积分器旋钮都必须有明确的标志。1 0 低通滤波器的检定1 0 . 1 按图 3 连接检定用仪器和被检定电荷放大器。图中 C选用 1 0 0 0 p F的测试电容器。连通电源，预热 1 0 mi n 。电荷放大器的高通滤波器置于 0 . 3 H z ，低通滤波器置于第 4 . 1 款所规定的任一挡上。电荷放大器的归一化旋钮置于 1 0 - 0 - 0处。有积分功能的电荷放 大器置于加速 度挡 。 图3 检定电荷放大器的接线图1 0 . 2 振荡器频率调至所测滤波截止的1 / 1 0 -1 / 2 0 处。调整电荷放大器的衰减挡，使其输出电 压与振荡器的 输出电压近似相等。调整振荡器 输出电 压到 。 ， 使电 荷放大 器的输出电 压 e 。 为最大输出电压的9 0 %，即e . -0 . 9 E o 。 微调归一化旋钮， 尽量使振荡器的 输 出电 压。 与 电 荷 放 大 器的 输出 电 压e . 相等 并 记 下比 值R 一 e . 。 逐 渐升 高 振 荡 器的 e ;频率到高频， 反复拨动开关K ， 测量振荡器的输出电压。 和电荷放大器的 输出电压e .当= 0 . 7 R e ; 时， 读取振荡器频率。即是该挡滤波器实际的 截止频率f 。 它与 该挡滤波器标称截止频率f V必须符合第4 . 3 款式 ( 5 )的规定。 在滤波器通频带内e 。 的e 、 必须满足不等 式 0 . 9 4 4 R e ; e , - 3 , . . . 9 )1，2( 6 )式算出的 1 0 个电压值 。 漏近似相等，并记为 e. ,9 ) ,f使电荷放大器的输 出分别与( 7 )式算出 9个误 差值 :。 。 一 ( e oe .me , o e; , 一 ) x 1 0 0 %( 7 ) ( m =1 , 2 , 3 , - - - 9 )式中。 i o 使电荷放大器输出电压 。 山 近似等于最大输出电压 E 。 时振荡器的输出电 压 。 9 个误差值中最大的一个即为电荷放大器的线性误差 S a o1 2 下限频率 ( 或等效下限频率)的检定 A类和B类电荷放大器下限频率的测定使用不 同的方法。对于 A类 电荷放大器，测量等效下限频率;对于 B类电荷放大器，用逐点法测量频率响应确定下限频率。1 2 . 1 A类电荷放大器接线如图4所示。c电池组 图4 A类电荷放大器等效下限频率的检定接线图1 2 . 1 . 1 电荷放大器归一化旋钮置于 1 0 - 0 - 0 ，高通滤波器置于最低频率挡。调整电荷放大器的衰减挡， 使电荷放大器总的传输系数为l o l p c / V 。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。1 2 . 1 . 2 图4 中电 池 ( 或直流稳压电源)电 动势 。 与电 容器的容量C的 乘积Q ; = E C应能使电荷放大器的 输出电压。 a m = 1 O AE o ， 为此可用 ( 8 )式计算电动势 。 和电容器C的数值 :( 8 ) V1一C+ 0 . I E o GJ .I G 3 3 8 - 1 9 9 7式中E 电荷放大器最大输出电压，V; Z 电 荷放大器总的 传输系数为l O S p c / v时的衰减挡数值， V / 单 位; G归一化数值，1 0 . 0 0 p c / 单位; C 电 容器的电容量、， p F o 电荷放大器的输出电压 。 on l ，正值一个，负值一个，共两个 ，等效下限频率必须在这两个输出电压下测定 ，以最高的一个作为电荷放大器的等效下限频率。1 2 . 1 . 3 将开 关 K ， 置于位置 1 ， 使电容器充电，过数秒后把K : 转向 位置2 ，约i s 后再转回到位置 1 ，这时电荷放大器的输出电压大约为算出的 。 om。此时，可以看到数字电 压 表 读 数 会 逐步 变 化， 看 准 一 个读 数E ， 后 及时 欺动 秒表， 大 约等1 8 0 s 后 再 记下 数字 电 压 表 的 读 数E ,z ， 同 时 关闭 秒 表。 秒 表 记录 时间 间 隔t 与 等 效 下 限 频 率介的 关 系 为 :f F一: E t 一 E , 一2 7 C t( 9 )1 2 . 1 . 4 对于另一个。 om 值重复 1 2 . 1 . 3 项测量， 共计算出 两个等效下限频率介 ，以 最高的一个作为电荷放大器的等效下限频率。1 2 . 2 B类电荷放大器的接线图如图 3 所示 ( 可以用误差小于 5 %的低频电压表代替示波器测量电压) 。示波器应放在 D C挡。1 2 . 2 . 1 选用 1 0 0 0 p F的测试电容器，电荷放大器归一化旋钮置于 1 0 - 0 - 0处。振荡器频率调至 1 6 0 H z 。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。1 2 . 2 . 2 反复拨动开关 K于位置 1 和 2 ，同时控制振荡器输出电压和调整电荷放大器的衰减挡，使电荷放大器的输出电压与振荡器的输出电压近似相等。可微调归一化旋钮 ，使其尽量相等。增加振荡器的 输出到 。 ，电荷放大器的输出。 。 约等于电 荷放大器的 最大输出电 压 E o 。 调节示波器Y放大器的倍率， 使电荷放大器的输出电 压 。 。 正 好能使示波器满偏转 ，即波形占满全部刻度。转换开关 K在 1 , 2 位置时，示波器屏幕上的波形应一样大。逐步降低振荡器的频率 ，示波器的扫描速率也作相应的改变。当开关在2 处的波形高度只有 1 处的 7 0 %时，读取振荡器的频率，就是该电荷放大器的下限频率。应测量 3 次 ，取平均值。1 3 0 . 5 d B上限频率的检定1 3 . 1 按图 3接线，使电荷放大器归一化旋钮置于 1 0 - 0 - 0位置，低通波器置于最高频率挡，高 通滤波器置于0 . 3 H z 挡， 选用1 0 0 0 0 p F 的测试电 容器。有积分功能的电 荷放大器置于加速度挡。1 3 . 2 振荡器频率调至 1 6 0 H z ，调整电荷放大器的衰减挡 ，使其输出电压与振荡器的输出电压近似相等 ( 拨动开关 K，观察数字电压表) 。调节振荡器的输出电压，使电荷放大器的输出电 压为最大输出电压E o 。微调归一化旋钮，尽量使振荡器的输出电压 。 1与 电 荷 放 大 器的 输出 电 压。 。 相 等。 并 记下比 值R 一 e o ， 逐步 升 高振 荡 器 频率， 同 时 保J J G 3 3 8 - 1 9 9 7持振荡器输出电压 。 为定值， 当电 荷放大器的输出电压。 。 满足下面二等式之一时， 读取振荡器的频率，即是电荷放大器的0 . 5 d B上限频率。e、 =0. 9 4 4 Ree 、 二1 . 0 6尺e ;( 1 0 )1 4 失真度的检定 推荐使用失真度测量仪测量失真度，也可以用频谱分析仪测量失真度。频谱分析仪的测量带宽应大于所测失真频率的5 倍 ，动态范围和信噪比应大于 6 0 d B .1 4 . 1 按图3 连接检定用仪器和被检定电 荷放大器。图中 C 选有1 0 0 0 p F的测试电容器。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。电荷放大器的高通滤波器置于最低频率挡，低通滤波器置于最高频率挡，归一化旋钮置于 1 - 0 - 0 处。1 4 . 2 把振荡器的频率调至测失真度的频率上。反复拨动开关 K于位置 1 和 2 ，同时控制振荡器的输出电压和调整电荷放大器的衰减挡，使电荷放大器的输出电压与振荡器的输出 电压近似相等。增加振荡器的输出到 。 1 ， 使电荷放大器的输出电压 。 。 达到最大输出电压 E o 。此时，示波器显示的波形应无明显的失真，用失真度测量仪测量电荷放大器输出电压 。 。 的失真度。1 4 . 3 在 1 6 0 H z , 2 H z 、电荷放大器说 明书规定 的 0 . 5 d B上限频率 ( 如没有规定0 . 5 d B 上限频率，可用 3 d B上限频率的三分之一代替)与第 1 3条实测的0 . 5 d B上限频率中的一个较低频率上，分别重复第 1 4 . 2 款步骤。1 4 . 4 检定人员认为有必要时，可在电荷放大器通频带之内增加测量失真度的频率点，取测得各失真度中最大的一个作为检定结果填人检定证书。1 5 输人等效噪声电荷的检定 用屏蔽良好的 ( 1 0 0 0 士5 ) p F电容器短接电荷放大器的输人端 ，如图 5 所示。对于有几个 输人端 的电荷 放大器应将 其他 的输人 端用屏蔽 帽盖上 。 图5 检定输人等效噪声电荷的方框图 电荷放大器归一化旋钮置于 1 - 0 - 0 位置，高通滤波器置于最低挡，低通滤波器置于最高挡，有积分功能的电荷放大器积分旋钮置于加速度挡，调节电荷放大器的衰减挡到最高灵敏度挡，即输出噪声电压最大。用频带宽度不窄于 2 H z - - 1 0 0 k H z 的真有效值电压表或失真度测量仪。测量电荷放大器输出端的电噪声有效值电压 。 n 。 ， 按 ( 1 1 )式折 8J J G 3 3 8 - 1 9 9 7算为输人端等效噪声电荷 QQ n 一 e G (P C )z( 1 1 )式中。 no 电荷放大器输出端的噪声有效值电压 ， V; 二 衰减挡的读数，v/ 单位。1 6 衰减挡误差的检定1 6 . 1 按图 3 接线 ，将电荷放大器归一化旋钮置于 1 - 0 - 0位置，低通滤波器置于最高频率挡，高通滤波器置于 0 . 3 H z 挡。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。1 6 . 2 把振荡器频率调至 1 6 0 H z ，根据衰减挡的位置，用公式 ( 1 2 )选择测试电容器的容量 C和振荡器的输出电 压。 1 ， 算出的。 : 不得小于0 . 1 V 。 否则必须更换容量小一些的测试电容器。 Eo G1e ; 一 厂 万( 1 2 ) 对某些灵敏度高的电荷放大器，在用 1 0 0 p F测试电容时，振荡器的输出电压仍低于0 . 1 V时，可以将归一化改调在 1 0 - 0 - 0 状态测量衰减挡误差。但应将 1 0 - 0 - 0 状态的归一化误差作为系统误差从该衰减挡的测试结果中扣除。 控制 振荡器的 输出电 压。 1 ， 使电荷放大器的输出电压 。 0 -E . ，则该衰减挡的误差为。 卜 ( G. e 0 一 ， ) x 1 0 0 2 u e ,( 1 3 )1 6 . 3 换另一衰减挡重复第 1 6 . 2款，电荷放大器的所有衰减挡都必须测量。在测量的诸误差中取最大的 一个作为电 荷放大器的衰 减挡误差8 1 01 7 归一化误差的检定1 7 . 1 按图 3 接线，把电荷放大器归一化旋钮置于 1 - 0 - 0 位置，低通滤波器置于最高频率挡， 高通滤波器置于0 . 3 H z 挡，测试电容器选用1 0 0 0 p F 。 有积分功能的电 荷放大器置于加速度挡。1 7 . 2 振荡器频率调至 1 6 0 H z ，调节电荷放大器的衰减挡，使其输出电压约为振荡器输出电压的 1 0倍，调节振荡器的输出电压，使电荷放大器的输出电压 。 。 略低于说明书规定的最大输出电压 E , 。保持振荡器的 输出 不变， 依次改变归一化旋钮为表3 所列的2 8 个 状态， 并 测量 每 个 状 态时 电 荷 放 大器 的 输出电 压。 二( 各 状 态电 荷 放 大 器 正 确 的 输出电压E 表3 中已给出) 。每个状态的归一化误差由下式计算:8二eo 一EoX 七- 11 0 0( 1 4 )2 8 )J J G 3 3 8 - 1 9 9 7在所有 S 中 选最大者作为电 荷放大器的 归一化误差 6 2 ， 本条适用于3 个归一化旋钮的电荷放大器 。表 3不同归一化状态 时正 确输出电压1 7 . 3 4 个归一化旋钮的电荷放大器可参考 1 7 . 2 款的方法测量归一化误差，4个旋钮应组成3 7 个状态，每个状态时电荷放大器正确的输出电压E 二 可由该状态时的归一化读数G ; 算出:( 1 5 )生q ( j每个状态时的归一化误差由 ( 1 6 ). . . 3 7 )S ;e . , G , eo一 小1 0 0 46( 1 6 )( 少2, 33 7 )1 0J J G 3 3 8 - 1 9 9 7式中 。 。 归一化为1 - 0 - 0 时电荷放大器的 输出电压; e o n 归 一 化为G ; 时 电 荷 放大 器 的 输 出电 压。1 7 . 4 如果电荷放大器的归一化旋钮是一个多圈电位器，则用本款代替 1 7 . 3款。保持振荡器的输出不变 ， 依次改变归一化旋钮为下列 4 7个 ( 对二级电荷放大器)或 2 4个( 对三级电荷放大器)状态时， 测量电荷放大器的 输出电 压 e , i ， 二级电荷放大器全部都测量，三级电荷放大器不测量括号中的状态。各状态的误差 S 可由1 7 . 3 款中公式( 1 6 ) 算出 ( 7 分 别 为2 - - 4 7 或2 - 2 4 ) 。 从 诸S 。 中 找出 最大 者 重 新 测 量 一 次， 取 平 均 值作为归一化误差 6 2 o00500070402000nUn曰门n”nUC”八曰nU内一460了2气0气( 1. 0 5 )( 1 . 1 5 )( 1 . 2 5 )( 1. 3 5 )( 1. 5 0 )( 1 . 7 0 )( 1. 9 0 )( 2. 1 0 )( 2. 3 0)( 2. 5 0)( 2. 7 0)( 3 . 0 0 )( 3. 3 5 )( 3. 7 0)( 4. 2 0 )( 4. 7 0 )( 5 . 2 0 )( 5 . 7 0 )( 6 . 3 0 )( 7. 0 0 )( 7. 8 0 )( 8. 6 0 )( 9. 5 0 )nUnUnUC们们门nUCUnl五气乙八、4Un巴01 8 积分电路的检定1 8 . 1 按图 3 接线，将电荷放大器归一化旋钮置于 1 - 0 - 0 位置，低通滤波器置于最高频率挡，高通滤波器置于0 . 3 H z 挡，开关 K置于位置 2 。振荡器频率调至电荷放大器位移的下限频率处，此时应用频率计读取频率 ( 或周期)值，因为频率的误差将直接带来位移和速度的误差。1 8 . 2 电 荷放大器的 积分开关置于 位移挡， 调节振荡器的 输出电压到。 1 ， 使电 荷放大器的输出接近最大输出电压 E o ,测量输出电压记为 。 。 ;积分开关转换到速度挡，测量输出电压，记为。 v : 再转换到加速度挡， 测量输出电 压，记为 。 ， 。 在测量e D , e v 和 。 a 时振荡器的 输出电压 。 1 保持不变。e D , e v 和 。 a 三个电压中任何一个都不得大于电荷放大器的最大输出电压 E ， 并且没有限幅失真。否则应重新调整 。 ， 并测量3 个电压e D ,e v 和 。 。 。为此， 低频时从位移挡开始测量，高 频时应从加速度挡开始测量。1 8 . 3 改变振荡器的频率至下限频率的二倍处，重复 1 8 . 2款的测量。以后振荡器的频率 ( 用频率计监测)以倍频程的间隔改变。重复 1 8 . 2 款的测量 ，测量频率为:下限频率;2 倍下限频率;4 倍下限频率 ; 8倍下限频率;1 6倍下限频率;。大约测量 1 0- - 1 5 个频率下的1 0 -1 5 组 e D , e v , e a ， 一直到 e D , e v 都很小， 找出公式 ( 1 7 )和( 1 8 )算出的S v , S 。 都超过1 0 % 为止。在频率的高 端应适当 减小测量 频率的间 隔。1 8 . 4 用公式 ( 1 7 )和公式 ( 1 8 ) 计算速度测量误差S v 和位移 测量误 差 8 D 1 1J J G 3 3 8 - 1 9 9 7S V2 s f e v KV e,一 小10 0 0.6( 1 7 )8 D( 2 7 c f ) z e D K p e ,一 小10 0 96( 1 8 )上 两式中 :6 V , 6 D 分别为 速度和位移测量误差， %; 产一 - 测 量 频 率， H z ;e V , e o -频率为f ,输出 。 不变时，相应的加速度、速度和位移三个挡位 时的输出电压，V;KV 无量纲系数，等于以 m/ s 为单位的速度值 ;K , 无量纲系数，等于以m为单位的位移值。KV二Kn =电荷放大器面板上的速度单位1 m/ s( 1 9 )电荷放大器面板上的位移单位 1 m( 2 0 )1 9 准确度的计算 根据第 3 . 1 款中公式 ( 4 )以及 1 1条、1 6条、1 7 条的测量数据，算出电荷放大器的准确度 。五检定结果的处理和检定周期2 0 经检定符合本规程各项要求的电荷放大器，按表 1 分级分类填发检定证书。凡有一项不合格者，发给检定结果通知书。2 1 电荷放大器的检定周期为 1 年。.T J G 3 3 8 - 1 9 9 7附录电荷放大器各旋钮的辨认1 归一化旋钮在仪器面板上常用下列标志:( 1 )传感器灵敏度P C / 单位;( 2 )灵敏度P C / 单位 ;( 3 )灵敏度 P C / g ;。2 衰减挡在仪器面板上常用的表示方法有: ( 1 )输出电压 V/ 单位; ( 2 )输出电压V / g ; ( 3 )输出单位/ V ; ( 4 )量程 ( 单位) ， 1 0 单位， 1 0 0 单位， 1 0 0 0 单位。 本规程正文公式中用的衰减档数值指的是前两种表示法，后二种表示法必须换算成前两种才能代人公式中计算。 第 ( 3 )种表示法的换算是求其倒数，如下式换算:衰减挡数值 Z ( V / 单位)=仪器输出挡位值( 单位 / V )第 ( 4 )种表示法的换算方法是用仪器的最大输出电压 E 。 除以量程，如下式:衰减挡数值 Z ( V/ 单位)二最大输出电压E o ( V )3 高通滤波器在仪器面板上常用:( 1 )低频下限;量程( 单位数)( 2 )下限频率;表示。J J C 3 3 8 - 1 9 9 7附 录 2公式的举例说明及推导1 举例说明第 1 2 . 1 . 2 项中公式 ( 8 ) 某电荷放大器最大输出电压 E o =1 0 V，归一化旋钮置于 1 0 - 0 - 0位置时对应的读数是1 0 P C / 单位， 那么衰减挡置于0 . 1 m V / 单位时仪器总的传输系数为: 1 0 P C / O . 1 M V二l O S P C / v则公 式 中的 Z 就 是 0 . 1 mV / 单 位，上 述 各 量代 人 公 式 ( 9 )中并 设 测试 电容C=1 0 O O O p F ._上 0 . 1 x1 0Vx1 0P C / 单位_一一一 一二 一一 一二 一二一二一一一一一，二一 二飞 下一一下下 下一一 一一一 一一一 一 一0. 0 00 1 V/早 位1 0 0 0 0 p F二士1 0 P C 币F= 士 1 0 V2 举例说明 1 6 . 2 款公式 ( 1 3 ) 某电 荷放大器归一化旋钮位于1 . 0 0 P C / 单位， 衰减挡在 1 0 m V / 单位;测试电容器C 二 1 0 0 6 p F ;当 输出为有效值7 . 0 7 0 V时 输入为0 . 6 9 9 3 V 。 则该挡衰减的误差可由公式 ( 1 4 )算出:一 二 1 ;. 0 0 P C / * , ft一 、 1 0 m Vi 早 1 笙 入1 0 0 0 p r7. 0 70 V0. 6 9 9 3 V一 小10 0 %_/ 1 . 0 0 P C、一 1 丁石 6 p C人7. 0 7 0 V0. 6 9 9 3 V一 小10 0 % =( 1 . 0 0 4 9 8一1 ) =0. 4 9 8%第 1 2 . 1 . 3 项中公式 ( 9 )的推导t I 时 刻 输 出 电 压E 二 E 。 一 !/ r ，x 1 0 0%t 2 时 刻 输出 电 压E t 一 E e _ z 2/ , o E是 充电 完 毕后 某时刻的输出电压，r 是电路的时间常数，r =R C。对比值:玉_ , v , ( ,: 一 ，1)E t E求 自然对数得 I n r 乙1 ,一 告 ( t 2 一 ，1) ， 又 知 下 限 频 率 与 电 路 的 时 间 常 数 的 关 系 为 、 -井 ， 因 而 得 : 冗 rJ J G 3 3 8 - 1 9 9 7f F/ E tln ( E , )2 a ( t : 一t )ln ( E t1 j E tz )t at4 第 1 1 . 2 款中公式 ( 7 )的推导仪 器和 测 试 电 容器C组 成的系 统， 在满 输出 时 的 传输 系数 为e .o 输出 为e 二时的传 输 系 数为 e o m ， 则 输出 为e . - 时的线性误差是 :,5 me . . , e oe i m 卫x1 0 0%e jo一 e f0?om 一 1 ) x 10 0 %第 1 7 . 3 款公式 ( 1 5 )的推导第7 个归一化状态数值G 与正确的输出电压E 二 之间的关系应为:生q - oJEe 。 是第一个归一化状态，即归一化旋钮位于1 - 0 - 0 - 。 位置时仪器的输出电压值， 则第个归一化状 态的误差是 :8 ; =e , j 一Eo 1 E o jx 1 0 0%x 1 0 0x 1 0 0%J J G 3 3 8 - 1 9 9 7附 录 3低于 2 H z 的失真度测且方法介绍 由于失真度测量仪最低只能测量 2 H z 的失真度，所以对低于2 H z 的信号必须变换时间尺度，将其频率变换到2 H z以上才能测量失真度。用磁带记录仪可以很方便地进行这种变换，此处仅介绍用瞬态信号记录仪改变频率来测量失真度的方法。1 首先心须测定瞬态记录仪的失真度。为此 ，接线如图 3 -1 所示。 图3 -1 检定瞬态记录仪失真度的接线图2 振荡器 频率f 调到2 0 0 H z ， 开关K : 置于位置1 , 测量振荡器的失真度 Y 3 -3 根据瞬 态记录仪的内存容量 M ( 字) 和信号的周期 T =1 汀 ( s )选择适当的采样速率 S ( s / 字)和最小正整数 n ，使得满足关系式 n T = S M o4 先使瞬态记录仪记录信号，然后再用模拟输出端读出该信号，从示波器上观察波形应无间断处或重叠处 ( 示波器屏幕上的波数 N应大于上一条中的 ， ) 。否则可适当调整振荡器的频率 ，并反复地记录和读出信号 ，直到示波器上的波形为光滑完整的正弦波。5 开关K : 置于位置2 ， 用失真度仪测量读出信号的 失真度 Y 4 。计算瞬态记录仪的失真度 Y 5 二 丫对一 污不应大于0 . 5 9 6 06 接人电荷放大器和测试电容器 C ， 如图3 -2 所示， 将振荡器频率调到某低频 f,选择适当的 n , 和 S , ，使 、 1 i f , = S , M , n , 应取最小可能的正整数。图 3 -2电荷放 大器低频失真度 的检定 接线图7 开关 K 3 置于位置2时，将信号记人瞬态记录仪，再用模拟输出