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典型的微型壓電片傳感器直徑0.125英寸,0.0075英寸厚,相當于幾乎500pF的電容。如果測量應用需要限制激勵頻率在10Hz或更低的動態(tài)響應,傳感器輸出電抗可達到10幾MΩ的范圍。電路印制板的絕緣層和周圍濕度使放大器輸入阻抗有幾乎10MΩ的實際限制。
必須謹慎選擇絕緣方法和使用保護電位,必須使用輸入偏置電流為微微安級的放大器。否則,傳感器電容和放大器的輸入偏置電流電阻,對儀表放大器的信號施加相位偏移。為消除保護和復雜的絕緣需要,圖1電路使用帶反饋的儀表放大器,測量傳感器短路電流,而不是開路電壓。傳感器和信號地之間的共模電壓VCM來自周圍雜散電容耦合帶來的噪聲源。
電路抑制由壓電傳感器及其電纜產生的容性耦合噪聲。
一個典型的壓電傳感器由表面上金屬化電極的PZT-陶瓷材料組成。在電極處使用導電環(huán)氧將傳感器連接到外部電纜。絕緣膠粘合裝置元件到待測結構上,使傳感器與接地參考電位隔離。壓電片面向預期加速度的方向。當安放在目標結構上時,壓電片成為簡單的壓力傳感器和加速度計,產生正比于壓力且平行于壓電片極化方向的電壓。壓電片容性阻抗在低頻時呈現(xiàn)很大的電抗,使壓電片和電纜易受周圍電氣設備和電源線的干擾。傳感器遠距離安放時,需要使用屏蔽的互連電纜,但即使屏蔽,對去除共模信號也不是*有效,因為壓電片的導電表面仍會獲取噪聲。
提取傳感器信號的一個方法是使用儀表放大器,它只放大傳感器所產生的電位。放大器抑制出現(xiàn)在傳感器各端的共模耦合噪聲電位。電流型儀表放大器提升電壓加速性能
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