用于压电传感器的电荷放大器设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着现代科学技术的迅猛发展，非电物理量的测量与控制技术已越来越广泛地应用于航天、交通运输、机械制造、自动检测与计量等技术领域，而且也正在逐步引入人们的日常生活。非电物理量的测量和控制技术会涉及大量的振动信号，在实际生活中振动信号的大小经常用加速度来度量，而加速度一般通过压电加速度传感器来测量。压电式传感器是一种典型的有源传感器，它以某些电介质的压电效应为基础，在外力的作用下，在电介质的表面上产生电荷（即压电效应），从而实现非电量电测的目的。

然后将得到的电荷信号通过电荷放大器进行电荷与电压转换，所以电荷放大器是至关重要的仪器。但是传统电荷放大器电路价格昂贵、设计复杂、性价比差，对压电加速传感器的广泛使用产生了很深的影响，因此，研设计一种新型的实用型电荷放大器是特别需要的。

2. 国内外研究现状分析

在传感器的测试系统中，曾经出现过两种传感器的后续测量电路，分别是电压放大器和电荷放大器。在电压放大器中，当连接传感器与前者放大器的电缆长度改变时，传感器的电压灵敏度会随着电缆的改变而改变，即传感器与前置放大器组合系统的输出电压与电缆电容有关，这给测量带来很大的不便，故六十年代后基本已不使用了。电荷放大器与电压放大器相比的优点是电缆的分布电容对测量结果没有影响，即在测量时避免了更换电缆对测量结果带来的不利影响。因此，如今电荷放大器已基本取代了电压放大器。

科技的进步推动电荷放大器的研究向超频领域发展。由于国内的产品大多无法满足实际要求，故目前使用的运用于低频或准静态的电荷放大器几乎全部都是瑞士kistler、丹麦bk等国外测试设备厂商的产品，但 这类产品价格较高。目前很多产家生产一种内装微型ic集成电路放大器的压电加速度传感器，即icp测试系统，它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体，能直接与记录和显示仪器连接，这简化了测试系统。但它也有其缺点：量程窄、温度适应性差等。

现如今电荷放大器的电路理论已非常完善，性能也在不断提升，完全可以适用于冲击和振动的测量，但是此类电荷放大器的价格昂贵，不利于推动压电加速度传感器的广泛使用。所以研究设计出一种电路简单，集成度高，成本低的实用的电荷放大器就显得非常有必要。

3. 研究的基本内容与计划

设计一款能够将电荷放大器，通过压电传感器将机械量转换为电荷量，再通过电荷放大器将微弱的电荷放大为大的输出电压

4. 研究创新点

本次设计采用了IC集成芯片代替传统的压电加速度传感器于电荷放大器，这种芯片集压电加速度传感器于电荷放大器于一体，能直接与显示仪器连接，简化了测试系统，便于操作