1、ZTZTG 中华人民共和国国家计量检定规程JJG 338-1997 电荷放大器Charge Amplifier 1997 -09一01发布1998 -03 -01实施国家技术监督局发布JJG 338-1997 电荷放大器检定规程Verification Regulation of Charge Amplifier 俨oo.ooco，o，OOOOCC、iJJG338-1997: j代替JJG338-1983;本检定规程经国家技术监督局于1997年09月01日批准，并自1998年03月01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
2、由起草单位负责解释JJG 338-1997 本规程主要起草人:李文龙(中国计量科学研究院)于梅(中国计量科学研究院)参加起草人:于仲敏(中国计量科学研究院)杨素贞(中国航空工业总公司三O四研究所)JJG 338-1997 目录概述(1 ) 一技术要求(2 ) 一检定条件(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(12)附录1电荷放大器各旋钮的辨认(13)附录2公式的举例说明及推导(14)附录3低于2Hz的失真度测量方法介绍(16)附录4检定记录、检定证书背面格式(18)JJG 338-1997 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
3、检定。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入电荷。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。电荷放大器的核心一一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Ci是传感器的等效电容，Cr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，开环增益和输入阻抗很高的放大器A的输出电压e。与输入电动势ej的关系为:1 jCr Cj e o =一1ej = - C/ jCj 图1中三点的电位几乎为零，是所谓虚地点，因此电容器Cj极板上的电荷Qj为将(2)式代人(1)式得Qi=CIEt 1 eo = - Crlol (1) (
4、2) (3) (3)式表明:电荷转换级的输出电压正比于输入电荷，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。1 JJG 338- 1997 图2典型的电荷放大器方框图二技术要求1 环境特性电荷放大器的工作环境应符合温度。-40C;湿度(40C时)20% - 90% RH的要求。2 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情况详见表1。表1准确度下限频率上限频率输入等效准确度等级(20士5)C(3dB) (0.5dB) 失真度%噪声电荷% H
5、z kHz pC A类2 5 X lO -6 10 1 0.5 二级B类2 0.3 30 1 0. 1 A类3 10 -5 10 2 三级B类3 0.3 10 2 0.5 3 参数指标3.1 电荷放大器准确度由衰减挡误差01、归一化误差02和线性误差03按(4)式合成。= J O + o + o (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，等问隔地测量10个输出电压值，并计算相应的传输系数，2 JJG 338- 1997 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
6、 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160Hz下降3dB 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160Hz下降0.5dB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0.5dB。3.4 电荷放大器的输入噪声是用一个(1000士5)pF电容接到电荷放大器的输入端与地之间，电荷放大器归一化置于1-0-0。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测量输出噪声，再折算为电荷放大器输入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100kHz
7、 , 30 kHz , 10 kHz , 3 kHz.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3dB的频率，在滤波器的通频带内，传输系数上下波动不得超过0.5dB;在通频带外，应以每倍频程不小于12dB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0.9f标f兰;三三1.2f标式中f标一一电荷放大器面板上标出的截止频率;f实一一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) 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
8、.5V (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入、输出插座只能从Q9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(20士5)C和相对湿度小于85%的室内进行。7.2 室内应元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0.1Hz到100kHz的频率范围。可以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、JJG 338-1997 失真度等规定如表2。表2频段(Hz)0.1- 100 100 - 103 103-104 104 - 2 X 104 10 min幅
9、度稳定性%2 0.1 0.2 0.2 内阻。10 k 100 10 5 输出电流mA10 70 130 输出电压v(峰值)10 10 10 10 频率偏差%3 2 1 1 失真度%0.3 0.2 0.2 0.2 注:对于0.1-2Hz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DC-200kHz, y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200kHz，下限低于50Hz。8.4 电容器3个电容器的容量必
10、须稳定，损耗小(tg二10叫)，装在很好的屏蔽盒中。3个电容器的容量分别约为100pF, 1 000 pF及10000pF，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2Hz- 100 kHz，失真度范围0.1%-10%。8.7 秒表测量误差为0.1s。4 JJG 338-1997 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。输出输入插座不允许松动。归一
11、化，衰减挡，滤波器及积分器旋钮都必须有明确的标志。10 低通滤波器的检定10.1 按图3连接检定用仪器和被检定电荷放大器。图中C选用1000 pF的测试电容器。连通电源，预热10mino电荷放大器的高通滤波器置于0.3Hz，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10-0-0处。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。被检定电荷放大器2 图3检定电荷放大器的接线图频率计失真度仪电压表示波器10.2 振荡器频率调至所测滤波截止的1/10-1/20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叭，使电荷放大器的输出电压e。为最大输出
12、电压的90%，即e。句0.9Eo。微调归一化旋钮，尽量使振荡器d 的输出电压e;与电荷放大器的输出电压eJ相等并记下比值R=去。逐渐升高振荡器的频率到高频，反复拨动开关K，测量振荡器的输出电压石和电荷放大器的输出电压eJ。当eJ=0.7Re;时，读取振荡器频率。即是该挡滤波器实际的截止频率f实。它与该挡滤波器标称截止频率f标必须符合第4.3款式(5)的规定。在滤波器通频带内e。的eI必须满足不等式O.944 Reieo二1.06 Re 。否则，在该挡滤波器为不合格。10.3 本规程规定必须测量滤波器的一挡，当送检单位有要求时，可以多测量几挡，对于没有测量的滤波器，应在检定证书上注明。11 线性
13、误差的检定11.1 按图3连接各仪器，选用1000 pF的电容器，振荡器频率调至160Hz，电荷放大器归一化旋钮置于10-0-0处。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。11.2 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JJG 338- 1997 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叭，使电荷放大器输出电压eo达到最大输出电压Eo。若衰减挡读数为z，相邻的灵敏度较低的一挡为勺，按式(6)算出10个输出电压值eom。em=坤一亏严)(6) (m=1,2,3 ,9) 调整振荡器的输出电压为eim (m = 0 , 1 , 2，9)
14、，使电荷放大器的输出分别与(6)式算出的10个电压值e;m近似相等，并记为eom用(7)式算出9个误差值:二问旦旦-1) x 100% 飞eoOeim/ (7) (m = 1,2,3 ,9) 式中哉。-一-使电荷放大器输出电压eoO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()3012 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。12.1 A类电荷放大器接线如图4所示。TIll-二TL电池组l2l Tc L.二二被检电
15、荷放大器直流数字电压表图4A类电荷放大器等效下限频率的检定接线图12 . 1. 1 电荷放大器归一化旋钮置于10-0-0，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105pC八7。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。12.1.2 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Qj=eC应能使电荷放大器的输出电压eom=:tO.lE口，为此可用(8)式计算电动势E和电容器C的数值:O.lEoG 1 二十一一一一一(v)z C (8) 6 JJG 338-1997 式中E o -电荷放大器最大输出电压，Vj Z一一电荷放大器总的传输系数为105pC/V时
16、的衰减挡数值，V/单位;G一一归一化数值，10.00pC/单位;C一一电容器的电容量，pF。电荷放大器的输出电压eom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。12.1.3 将开关Kl置于位置1，使电容器充电，过数秒后把K1转向位置2，约1s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eom。此时，可以看到数字电压表读数会逐步变化，看准一个读数Et后及时欺动秒表，大约等180s后再记下数字电压表的读数E勺同时关闭秒表。秒表记录时间间隔t与等效下限频率f下的关系为:川四川f川(9) 12. 1. 4 对于另一个eom值
17、重复12.1.3项测量，共计算出两个等效下限频率f下，以最高的一个作为电荷放大器的等效下限频率。12.2 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DC挡。12.2.1 选用1000 pF的测试电容器，电荷放大器归一化旋钮置于10-0-0处。振荡器频率调至160Hz。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。12.2.2 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句电荷放大器的输出eo约等于电荷放大器的最大输出电
18、压Eo。调节示波器Y放大器的倍率，使电荷放大器的输出电压eo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70%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。13 0.5 dB上限频率的检定13.1 按图3接线，使电荷放大器归一化旋钮置于10-0-0位置，低通波器置于最高频率挡，高通滤波器置于0.3Hz挡，选用10000pF的测试电容器。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。13.2 振荡器频率调至160Hz，调整电荷放大器的衰减挡，使
19、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Eo。微调归一化旋钮，尽量使振荡器的输出电压ej 与电荷放大器的输出电压e。相等。并记下比值R=二，逐步升高振荡器频率，同时保7 JJG 338一-1997持振荡器输出电压ej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0.5dB上限频率。e = 0.944 R e j e = 1.06 Rei (10) 14 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
20、，动态范围和信噪比应大于60dB。14.1 按图3连接检定用仪器和被检定电荷放大器。图中C选有1000 pF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。14.2 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町，使电荷放大器的输出电压e。达到最大输出电压Eo。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eo的失真度。14.3在160H
21、z、2Hz、电荷放大器说明书规定的0.5dB上限频率(如没有规定0.5 dB上限频率，可用3dB上限频率的三分之一代替)与第13条实测的0.5dB上限频率中的一个较低频率上，分别重复第14.2款步骤。14.4 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。15 输入等效噪声电荷的检定用屏蔽良好的(1000士5)pF电容器短接电荷放大器的输入端，如图5所示。对于有几个输入端的电荷放大器应将其他的输入端用屏蔽帽盖上。被检定电荷放大器有效值电压表图5检定输入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
22、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2Hz-100 kHz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eno按(11)式折.TJG 338- 1997 算为输入端等效噪声电荷QnQn=旦旦旦(pC)Z 、，/唱EAt-且/1 式中eno一一电荷放大器输出端的噪声有效值电压，V; z一一衰减挡的读数，V/单位。16 衰减挡误差的检定16.1 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0.3Hz挡。有积分
23、功能的电荷放大器置于加速度挡。16.2 把振荡器频率调至160Hz，根据衰减挡的位置，用公式(12)选择测试电容器的容量C和振荡器的输出电压ej，算出的正不得小于0.1V。否则必须更换容量小一些的测试电容器。EoG 1 e; -1 Z C (12) 对某些灵敏度高的电荷放大器，在用100pF测试电容时，振荡器的输出电压仍低于0.1V时，可以将归一化改调在10-0-0状态测量衰减挡误差。但应将10-0-0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町，使电荷放大器的输出电压eo-:;Eo则该衰减挡的误差为sf=lfL.坐一1)x 100% ZL e; (13) 1
24、6.3 换另一衰减挡重复第16.2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1017 归一化误差的检定17.1 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0.3Hz挡，测试电容器选用1000 pF。有积分功能的电荷放大器置于加速度挡。17 .2 振荡器频率调至160Hz，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10倍，调节振荡器的输出电压，使电荷放大器的输出电压eo略低于说明书规定的最大输出电压Eoo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28个状态，并测量每个状态
25、时电荷放大器的输出电压eoj(各状态电荷放大器正确的输出电压Eoj表3中已给出)。每个状态的归一化误差由下式计算:81=包-Eoj x 100% 】口j(14) (j二2，3，28)9 JJG 338-1997 在所有向中选最大者作为电荷放大器的归一化误差缸，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状态归一化正确的输状态归一化正确的输状态归一化正确的输序号状态出电压序号状态出电压序号状态出电压J Gj E oj 1 Gi E oj 1 GJ Eoj 1 1-0-0 1.000 e。11 1-1-0 0.909 e。21 1-0-2 0.980 e。2 2-0-0
26、0.500 eo 12 1-2-0 0.833 e。22 1-0-3 0.971 eo 3 3-0-0 0.333 e。13 1-3-0 0.769 e。23 1-0-4 0.962 eo 4 4-0-0 0.250 e。14 1-4-0 0.714 e。24 1-0-5 0.952 e。5 5-0-0 0.200 e。15 1-5-0 0.667 e。25 1-0-6 0.943 eo 6 6-0-0 0.167 e。16 1-6-0 0.625 eo 26 1-0-7 0.935 eo 7 7-0-0 0.143 e。17 1-7-0 0.588 e。27 1-0-8 0.926 eo 8
27、 8-0-0 0.125 eo 18 1-8-0 0.555 e。28 1-0-9 0.917 e。9 9-0-0 0.111 e。19 1-9-0 0.526 eo 10 10-0-0 0.100 e。20 1-0-1 0.990 eo 17.3 4个归一化旋钮的电荷放大器可参考17.2款的方法测量归一化误差，4个旋钮应组成37个状态，每个状态时电荷放大器正确的输出电压Eoj可由该状态时的归一化读数Gj算出:10 E; = !.。一-0) Gj (j = 1,2 ,37) 每个状态时的归一化误差由(16)式算出j = (于1)x阳(j = 2 ,3 ,37) (15) (16) JJG 33
28、8-1997 式中e。一一归一化为1-0-0时电荷放大器的输出电压;eoj一一归一化为Gj时电荷放大器的输出电压。17.4 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17.3款。保持振荡器的输出不变，依次改变归一化旋钮为下列47个(对二级电荷放大器)或24个(对三级电荷放大器状态时，测量电荷放大器的输出电压句，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J可由17.3款中公式(16)算出(j分别为2-抑或2-24)。从诸践中找出最大者重新测量一次，取平均值作为归一化误差82。1.00 (1 .05 ) 2.20 (2.30) 5.00 (5 .20)
29、1. 10 (1 .15) 2.40 (2.50) 5.50 (5.70) 1.20 (1 .25) 2.60 (2.70) 6.00 (6 .30) 1.30 (1. 35) 2.90 (3.00) 6.70 (7.00) 1.40 ( 1. 50) 3.20 (3.35) 7.40 (7 .80) 1.60 (1. 70) 3.50 (3.70) 8.20 (8.60) 1.80 (1 .90) 4.00 (4.20) 9.00 (9.50) 2.00 (2.10) 4.50 (4.70) 10.0 18 积分电路的检定18.1 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
30、波器置于最高频率挡，高通滤波器置于0.3Hz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。18.2 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ei使电荷放大器的输出接近最大输出电压Eo，测量输出电压记为eo;积分开关转换到速度挡，测量输出电压，记为ey;再转换到加速度挡，测量输出电压，记为ea。在测量eo，的和ea时振荡器的输出电压ei保持不变。句，ey和ea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Eo，并且没有限幅失真。否则应重新调整ei并测量3个电压句，ey和ea。为此，
31、低频时从位移挡开始测量，高频时应从加速度挡开始测量。18.3 改变振荡器的频率至下限频率的二倍处，重复18.2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18.2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j8倍下限频率j16倍下限频率;。大约测量10-15个频率下的10-15组eo，的，ea，一直到句，ey都很小，找出公式(17)和(18)算出的儿，80都超过10%为止。在频率的高端应适当减小测量频率的间隔。18.4 用公式(17)和公式(18)计算速度测量误差8y和位移测量误差8011 .J.JG 338- 1997 v = (吃:11)川8D =(i2
32、ffDKD一1)x川上两式中:此，也一一分别为速度和位移测量误差，%; f一一测量频率，Hz; (17) (18) ea, ev , eo一一频率为J，输出ei/G变时，相应的加速度、速度和位移兰个挡位时的输出电压，Vj Kv一一无量纲系数，等于以m/s为单位的速度值;Ko一一无量纲系数，等于以m为单位的位移值。19 准确度的计算K =电荷放大器面板上的速度单位v 1 m/s K二电荷放大器面板上的位移单位1m (19) (20) 根据第3.1款中公式(4)以及11条、16条、17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20 经检定符合本规程各项要求的电荷放大器，按表1
33、分级分类填发检定证书。凡有项不合格者，发给检定结果通知书。21 电荷放大器的检定周期为1年。12 JJG 338-1997 附录1电荷放大器备旋钮的辨认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pC/单位;(2)灵敏度PC/单位;(3)灵敏度pC/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IV;(4)量程(单位)，10单位，100单位，1 000单位。本规程正文公式中用的衰减挡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/
34、单位)= / . .) 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:最大输出电压Eo(V)衰减挡数值Z(V/单位)= 量程(单位数)3 高通滤波器在仪器面板上常用:(1)低频下限;(2)下限频率;表示。13 JJG 338-1997 附录2公式的举例说明及推导1 举例说明第12.1.2项中公式(8)某电荷放大器最大输出电压Eo=10V，归一化旋钮置于10-0-0位置时对应的读数是10pC/单位，那么衰减挡置于0.1mV/单位时仪器总的传输系数为:10 pC/0.1 mV = 105pC八r则公式中的Z就是0.1mV/单位，上述各量代人公式(9)中并设测试电容C = 1
35、0 OOOpF。一+Q.1x 10 V x 10 pC/单位1 - _!_ 0 . 000 1 V /单位10 000 pF =:t 10 pC/pR =:t 10 V 2 举例说明16.2款公式(13)某电荷放大器归一化旋钮位于1.00pC/单位，衰减挡在10mV/单位;测试电容器C = 1 006 pF;当输出为有效值7.070V时输入为0.6993V。则该挡衰减的误差可由公式(14)算出:/ 1.00 pC/单位7.070V 1 I. T:;: . X :n-lIX100% 1-10mV/单位x1 006 pF ， 0.699 3 V J. =l旦卫旦x7070. - 11 x 100%
36、 l 0 . 06 pC ., O. 699 3 V J = (1 .00498 - 1) x 100% = 0.498% 3 第12.1.3项中公式(9)的推导t1时刻输出电压EtyEe-tl/T，t2时刻输出电压EtfEe-t2/。E是充电完毕后某时刻的输出电压，T是电路的时间常数，=RC。对比值:1 Et 、Etz=e 2 Et11 求自然对数得ln=一(t2-t1)又知下限频率与电路的时间常数的关系为f=Lt2 2r 因而得:14 JJG 338- 1997 、，/-2H t-E一/-1 t-r 瓦-2，、n-iE 、，-、，21 1-t Il/一一t-2 E-t ，-f，.、副-xi
37、EJ 一一下fJ 4 第11.2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旦旦旦，输出为eom时的eiO 传输系数为号，则输出为eomat的线性误差是:eom eo。% =阿三旦-1) x 100% ,eOeim / 5 第17.3款公式(15)的推导第1个归一化状态数值Gj与正确的输出电压Eoj之间的关系应为:eA E: =一兰0) Gj e。是第一个归一化状态，即归一化旋钮位于1-0-0-0位置时仪器的输出电压值，则第1个归一化状态的误差是:p_, - r, _, e， - en/LT: , =二旦二三丑x100% = 可,-;, -) x 100 % oj
38、eo/ LTj =(号子一1)x肌15 JJG 338- 1997 附录3低于2Hz的失真度测量方法介绍由于失真度测量仪最低只能测量2Hz的失真度，所以对低于2Hz的信号必须变换时间尺度，将其频率变换到2Hz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。| 振荡器J 瞬态记录仪失真度仪示波器图3一1检定瞬态记录仪失真度的接线图2 振荡器频率/调到200Hz，开关Kz置于位置1，测量振荡器的失真度衍。3 根据瞬态记录仪的内存容量M(字)和信号的周期T=llf(s)选择适
39、当的采样速率S(sl宇)和最小正整数n，使得满足关系式T=SM。4 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K2置于位置2，用失真度仪测量读出信号的失真度40计算瞬态记录仪的失真度YS=疗仁元不应大于0.5%。6 接入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fl, 选择适当的nl和51使nllfl=SlM，n应取最小可能的正整数。失真度仪瞬态记录仪示波器图32电荷放大器低频失真度的检
40、定接线图7 开关K3置于位置2时，将信号记入瞬态记录仪，再用模拟输出端读出信号，读出速率(sl字)应比记录速度(sl宇)快，使读出信号的频率比记录信号提高m倍，读出的信号频率在2Hz以上，重复第4条的调整。JJG 338-1997 8 用失真度仪测量读出信号的失真度209 开关K3置于位置1，其它不变，重复第7条步骤。10 重复第8条步骤测量失真度Yl，并计算出电荷放大器失真度。=灭丁7飞(3-1) 11 第10条公式中当z接近于Yl时，算出的失真度的不确定度6.y是很大的，的相对误差为:6. y ，l 一一一Yl 半是失真度仪的测量误差(例如为川)，走是一个系数，根据间接测量误差传I 1 递
41、的原理，可以推导出上式中的k:饨，&气，主气，&肉，6一+一一鸣，&A-qL-A一一一-K 这个式子表明近于1时，应用第10条中的公式(3-1)是不合理的，下表中列出是与川、2的关系，可以直观地说明这个问题。r21I 0.95 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 k 19.5 9.52 4.56 2.92 2.13 1.67 1. 38 1.20 1.08 一一-12 瞬态记录仪还可以测量B类电荷放大器的下限频率，双通道的瞬态记录仪更方便一些，具体方法不再赘述。17 附录4(1)检定记录格式送检单位型号一、低通滤波器挡位频率(Hz)输出e。输入ejeo/ej JJG
42、 338- 1997 检定记录、检定证书背面格式电荷放大器检定记录，出厂编号年月日，制造厂，检定证书号二、线性误差满输入eiO= ，满输出edJ- , eO/ edJ = 输出eom.输入eim误差%输出eom输入eim误差%18 JJG 338-1997 -、下限频率t 频率160 Hz e 。e a eolei E E2 f下四、上限频率频率160 Hz E 。ei eolei 五、失真度频率eo % 六、输入等效噪声电荷衰减挡，归一化pC (RMS)。七、衰减挡误差时，输入等效噪声电荷为衰减挡归一化测试电容误差%19 JJG 338- 1997 八、归一化误差1-0-0-0时，满输出电压
43、eoO=V 九、积分误差|频率f|e. | ev l 8v l en | 8n l频率fle. l ev | 8 v | en l 8 n 十、准确度=.r一一=%，准予作级类电荷煎大器用。室温C，相对湿度%。检验员，检定员20 JJG 338-1997 (2)检定证书或检定结果通知书背面格式检定结果一、低通滤波器二、线性误差当输出电压为v (峰值)时，仪器传输系数为满输出的偏差最大，为%。三、下限频率该仪器3dB下限(或等效下限)频率为Hz。四、上限频率该仪器0.5dB上限频率为kHz。五、失真度该仪器2Hz -kHz范围内的失真度小于%。六、输入等效噪声电荷当源电容为1000 pF，仪器衰
44、减挡，归一化时，输人等效噪声电荷(有效值)为一一一一_pC。七、衰减挡误差衰减挡位误差所有各挡最大误差为%。八、归一化误差该仪器归一化误差为%。九、积分挡误差该仪器在Hz-kHz范围内积分误差为%。十、准确度该仪器准确度为%。检定条件:温度C，相对湿度%。21 中华人民共和国国家计量检定规程电荷放大器JJG 338-1997 国家技术监督局颁布* 中国计量出版社出版北京和平墨西街甲z号邮政自由码100013 电话(010)64275360北京市迫鑫印刷厂印刷新华书店北京发行所发行版权所有不得翻印等880 mm X 1230 mm 16开本印张1.75字数30千字1998年3月第1版2001年6月第2次印刷印数1501-3000统一书号155026- 1300 定价:18.00元
