壓電傳感器前置放大電路分析
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這樣，兩極板間的開路電壓為：
因此，壓電傳感器可以等效為一個如圖2(c)所示的與電容并聯(lián)的電荷源，也可等效為一個如圖2(d)所示的與電容串聯(lián)的電壓源。
2．2 壓電傳感器的兩種前置放大電路
壓電傳感器本身的內(nèi)阻很高(Ra≥1010Ω)，而輸出的能量信號又非常微弱，因此，它的信號調(diào)理電路通常需要一個高輸入阻抗的前置放大器作為阻抗匹配，然后方可采用一般放大、檢波、指示等電路，或者經(jīng)功率放大至記錄器。壓電傳感器的測量電路關(guān)鍵在于高輸入阻抗的前置放大器。
壓電傳感器的前置放大器有兩個作用：一是把壓電式傳感器的高輸出阻抗變換成低阻抗輸出；二是放大壓電傳感器輸出的微弱信號。壓電傳感器的輸出信號可以是電壓，也可以是電荷。因此，前置放大器也有兩種類型：一種是電壓放大器，它的輸出電壓與輸入電壓(傳感器的輸出電壓)成正比；另一種是電荷放大器，其輸出電壓與傳感器的輸出電荷成正比。
2．2．1 電壓放大器
壓電傳感器與電壓放大器連接的等效電路如圖3所示。圖中，Cc為連接電纜的分布電容，Ri和Ci分別為放大器的輸入電阻和電容，R=Ra ∥Ri，C=Cc+Ci。如果壓電元件沿x軸方向受到正弦力F=Fmsinωt的作用，則在垂直x軸表面所產(chǎn)生的電荷Q與電壓ua均按正弦規(guī)律變化，即：
上式表明，當(dāng)ωτ>>1時，傳感器輸出電壓與作用力的角頻率ω無關(guān)，一般取φτ≥3就可近似看作Uim與ω無關(guān)。即測量回路時間常數(shù)τ一定時，壓電式傳感器高頻響應(yīng)很好。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/175827.htm
當(dāng)ωτ3，即被測作用力變化緩慢，此時如果測量回路時間常數(shù)也不大，就會造成傳感器的靈敏度降低。下限截止頻率ωL與時間常數(shù)τ應(yīng)滿足：
ωLτ≥1 (8)
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