Усилитель заряда

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9) (1)(56) АгейкКузнецоварегулироваПатенткл. Н 03 Г к: 29 Терещен 75. 024 ( ин Д.И, Н.Н. а 088.8)Костина Е.Н.Д тчики контроляМ., 1965, с. 517.2811668,1982,ния. РГ 1/ вер- ационо через его инГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) 1. УСИЛИТЕЛЬ ЗАРЯДА, содержащий пьезоэлектрический датчик,первый операционный усилитель, первый конденсатор, первый ключ и интегрирующий усилитель, причем неинвертирующий вход первого операционно.го усилителя подключен к общей шине,первый вывод пьезоэлектрического дат.чика соединен с инвертирующим входомпервого операционного усилителя ичерез параллельно включенные первыйконденсатор и первый ключ с еговыходом, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения частотного диапазона при измерении квази"статических процессов, в него дополнительно введены дифференцирукицаяцепь, первый коммутатор, второйключ, запоминающий элемент и блокуправления, при этом первый и второй ключи, первый коммутатор и интегрирующий усилитель выполнены управляемыми, вход интегрирующего усилителя подключен. к размыкающему контакту первого коммутатора, а выход черезпоследовательно соединенные второйключ и запоминающий элемент - к второму выводу пьезоэлектрического датчика, выход первого операционногоусилителя через дифференцирующую цепьсоединен с подвижным контактомпервого коммутатора, замыкающий контакт которого подключен к общей шинеа управляющие входы первого и второго ключей, первого коммутатора и интегрирующего усилителя соединены ссоответствующими выходами блока управления.2. Усилитель по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что интегрирующий усилитель выполнен на второми третьем операционных усилителях,втором коммутаторе, резисторе ивтором конденсаторе, при этом второй коммутатор выполнен управляемым,неинвертирующие входы второго итретьего операционных усилителейи замыкающий контакт второго коммутатора подключены к общей шине, инвертирукнций вход второго операционного усилителя является входом интегрирующего усилителя, выход третьего операционного усилителя являетсявыходом интегрирующего усилителя,а управляющий вход второго коммутатора - управляющим входом интегрирующего усилителя, а выход второгооперационного усилителя соединен сподвижным контактом второго коккутатора, размыкающий контакт которогочерез резистор подключен к интирующему входу третьего оперного усилителя, выход которогвторой конденсатор соединен свертирующим входом,1171979 2импульс (П ), который поступает науправляющие входы второго ключа 8,первого и второго коммутаторов 7 и13. Указанные элементы переключают 5 ся в рабочее положение, т.е. второйключ 8 размыкается, первый комму.татор 7 соединяет выход дифференцирующей цепи 6 с входом интегрирующего усилителя 5, а второй комму.10 татор 13 соединяет выход второгооперационного усилителя 11 с резистором 14. В результате напряжение(П) .с выхода дифференцирующей цепи6, пропорциональное скорости на 15 растания напряжения,на выходе усилителя заряда, поступает на вход интегрирующего усилителя 5. В течениедлительности первого импульса напряжения Б происходит линейное нараста.20 ние напряжения Ж) на выходе интегрирующего.усилителя 5. При этомкрутизна нарастания этого напряжения оказывается пропорциональнойскорости изменения напряжения на вы 25 ходе усилителя заряда.В момент времени 1 блок 10 уп 2равления прерывает управляющий импульс (П ). Второй ключ 8, первыйи второй коммутаторы 7 и 13 переключаются в исходное состояние. В м , результате запоминающий элемент1,9 фиксирует максимальное напряжение ф"на выходе интегрирующего усилителя 5Полученное на выходе запоминающегоэлемента 9 опорное напряжение Й).создает ток, который начинает компеня- сировать паразитный ток, генерируее . мый в пьезоэлектрическом датчике 1.Поэтому результирующий ток (1), заряжающий первый конденсатор 3, уменьшается. В результате уменьшается скорость нарастания напряжения на выходеусилителя заряда.1 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации квазистатических процессов, протекающих в пьезоэлектрических датчиках силы, ускорения и давления.Цель изобретения - расширениечастотного диапазона при измеренииквазистатических процессов.На фиг.представлена структурная электрическая схема предложенного усилителя заряда; на фиг. 2 -принципиальная электрическая схемаинтегрирующего усилителя, на фиг. 3временные диаграммы, поясняющие работу усилителя заряда.Усилитель заряда содержит пьезоэлектрический датчик 1, первый операционный усилитель 2, первый конденсатор 3, первый ключ 4, интегрирующий усилитель 5, дифференцирующую цепь 6, первый коммутатор 7,второи ключ 8, запоминающий элемент9 и блок 10 .управления. Интегрирующий усилитель 5 содержит .второйи третий операционные усилители 11и 12, второй коммутатор 13, резистор 14 и второй конденсатор 15,Усилитель заряда работает в соответствии с временными диаграммами,приведенными на фиг. 3. Перед циклоизмерения параметров квазистатического процесса производится ступенчатое формирование опорного напряжения, создающего ток для компенсации паразитного тока пьезоэлектрического датчика. 1, В исходном состонии(до момента времени С) положенипервого и второго ключей 4 и 8, атакже первого и второго коммутаторов 7 и 13 изображено на фиг. 1 и 2В результате на второй вывод пьезоэлектрического датчика 1 поступаетпроизвольное опорное напряжение(П) с выхода запоминающего элемента 9, т.е. с выхода интегрирующегоусилителя 5 (напряжение Бз).Поскольку сопротивление изоля"ции пьезоэлектрического датчика 1не бесконечно и он сам генерируетпаразитный ток, то на инвертирующийвход первого операционного усилителя2 поступает результирующий ток (1) .который заряжает первый конденсатор 3, так что напряжение на выходе55усилителя заряда (Оу) изменяетсяво времени примерно полинейному закону.В момент времени блок 10 управления вырабатывает управляющий В момент времени з поступает второй управляющий импульс напряжения П,. повторяется описанный цикл работы, который приводит к дальнейшему уменьшению скорости изменения напряжения на выходе усилителя заряда. После и импульсов напряжения 11 напряжение на выходе усилителя заряда становится практически постоянным. После этого блок 10 управления выдает импульс другого управляющего напряжения (О ), который крат ковременно замыкает первый ключ 4, В результате напряжение на выходе уси. лителя заряда становится равным нулю,После этого начинаются измерения параметров полезного квазистатического процесса, протекающего в пьезо. электрическом датчике 1.Полная компенсация параэитных токов пьезоэлектрического датчика 1 напряжения ошибки первого операцион 71979 4ного усилителя 2 перед началом измерений позволяет регистрировать полезные сигналы с пьезоэлектрического датчика, лежащие в диапазоне инфраниэких частот, т.е, позволяет расширить частотный диапазон при измерении кваэистатических процессов.