專利名稱：一種壓電加速度計(jì)前置放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種壓電加速度計(jì)前置放大器，該器件能夠很方便地安裝在壓電加速度計(jì)上和并從其上拆卸，同時(shí)將壓電加速度計(jì)的高輸入阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榈洼斎胱杩?，屬于壓電傳感器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
振動(dòng)是現(xiàn)代各種工程，如導(dǎo)彈、飛機(jī)、船舶、汽車、橋梁乃至堤壩和建筑物的各種設(shè)計(jì)的重要特性。任何物體都有振動(dòng)，振動(dòng)量的大小反映一個(gè)物體、一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀況。在各類測(cè)震傳感器中，壓電加速度計(jì)以其尺寸小、重量輕、頻率范圍寬(0.5～20000Hz)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、船舶高速柴油機(jī)、冶金系統(tǒng)和火力發(fā)電機(jī)等的振動(dòng)監(jiān)測(cè)中，均少不了使用各種形式的壓電加速度計(jì)。
壓電加速度計(jì)是利用壓電陶瓷、晶體材料的壓電效應(yīng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。當(dāng)壓電加速度計(jì)受到振動(dòng)作用時(shí)，其輸出電壓的大小與所受的振動(dòng)加速度成正比。然而普通壓電加速度計(jì)的輸出信號(hào)只有通過信號(hào)轉(zhuǎn)化才能被普通儀器儀表裝置測(cè)量得到。
目前常用的一種信號(hào)轉(zhuǎn)化方式是將輸出信號(hào)輸入到電荷放大器后再與儀器儀表相連接。這種連接方式在傳感器和儀器儀表中增加了電荷放大器，大大增加了安裝和調(diào)試的過程，不利與快速檢測(cè)的進(jìn)行。此外這種電荷放大器一般需要依賴進(jìn)口，而每個(gè)電荷放大器的售價(jià)一般在幾千美元以上，大大增加了測(cè)量成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的前置放大器解決了上述難題，提出了一種體積小巧，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作，成本較低，易于裝卸的壓電加速度計(jì)用前置放大器。本裝置結(jié)構(gòu)以往還從未見報(bào)道。
如圖1所示，本發(fā)明由1-插孔、2-輸出端絕緣體、3-輸出端外殼、4-電荷放大集成電路、5-輸入端絕緣體、6-旋鈕、7-插針、8-連接端外殼八個(gè)部分組成。
1-插孔是信號(hào)輸出的接口，它與4-電荷放大集成電路的正極相連，輸出的已被放大和處理的信號(hào)直接輸送給測(cè)試儀器儀表。連接接口仍然使用普通壓電加速度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)接口。同時(shí)該插孔也將與外接直流電源相聯(lián)接，為電荷放大集成電路提供必要的工作電壓。
2-輸出端絕緣體是絕緣性能比較好的材料，使得正極輸出與大地絕緣，并且需要有一定的彈性，這樣可以比較緊密地連接1-插孔和3-輸出端外殼。
3-輸出端外殼常用不銹鋼或者銅加工而成，并且輸出螺紋可以是公制M5、M6螺紋。3-輸出端外殼與8-連接端外殼是采用擠壓配合連接，也可以用粘合劑或者焊接相連接。同時(shí)它還須將4-電荷放大集成電路壓緊在8-連接端外殼的內(nèi)部，不僅如此，在壓緊面與4-電荷放大集成電路的接地極導(dǎo)通構(gòu)成回路。
4-電荷放大集成電路的基本原理圖如圖2所示，由晶體管、電阻、輸入端、輸出端和基片組成。晶體管由結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管和低噪聲雙級(jí)型晶體管構(gòu)成，場(chǎng)效應(yīng)管的柵極作為輸出端并通過電阻RG接地(與3-輸出端外殼和8-連接端外殼連接)，漏極D與雙極型晶體管的集電極C作為輸出端(與1-插孔連接)，發(fā)射極e通過電阻Re接地，輸出端既與電源連接又作為信號(hào)輸出線，構(gòu)成二線制機(jī)構(gòu)。
5-輸入端絕緣體的材料、形式與2-輸出端絕緣體一致，僅將尺寸作調(diào)整，用于連接7-插針和8-連接端外殼，并且起到絕緣作用。
6-旋鈕是用于固定5-輸入端絕緣體，防止其上下浮動(dòng)，旋鈕與外殼的連接采用螺紋連接。
7-插針將直接與傳感器相連接作為輸入通道，并且與4-電荷放大集成電路的輸入級(jí)相聯(lián)接。該插針與1-插孔都需要導(dǎo)電性能較好并且具有一定彈性和耐磨性的銅材料加工。
8-連接端外殼采用M5或者M(jìn)6公制螺紋于壓電加速度計(jì)頂端連接。
該發(fā)明比之傳統(tǒng)壓電加速度計(jì)用的電荷放大器具有連接簡(jiǎn)單、使用方便，并且大大降低了成本和減小了使用的空間等特點(diǎn)。用戶可將數(shù)個(gè)普通壓電加速度計(jì)當(dāng)作體內(nèi)裝有集成電路的壓電加速度計(jì)使用，可以節(jié)省電荷放大器的制作成本，使得普通壓電加速度計(jì)具有更為廣泛的應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明提出的一種壓電加速度計(jì)前置放大器結(jié)構(gòu)圖。1-插孔、2-輸出端絕緣體、3-輸出端外殼、4-電荷放大集成電路、5-輸入端絕緣體、6-旋鈕、7-插針、8-連接端外殼。
圖2為電荷放大集成電路的基本原理圖。
具體實(shí)施例方式
將壓電加速度計(jì)固定在待測(cè)物表面后，將前置放大器直接旋于壓電加速度計(jì)上并連接測(cè)試導(dǎo)線后即可進(jìn)行檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種壓電加速度計(jì)前置放大器，其特征在于包括插孔(1)、輸出端絕緣體(2)、輸出端外殼(3)、電荷放大集成電路(4)、輸入端絕緣體(5)、旋鈕(6)、插針(7)、連接端外殼(8)八個(gè)部件。
2.按權(quán)利要求1所述的一種壓電加速度計(jì)前置放大器，其特征在于插孔(1)與電荷放大集成電路(4)的正極相連，插孔和輸出端外殼(3)之間由輸出端絕緣體連接，輸出端外殼與連接端外殼(8)采用擠壓配合或粘合劑或焊接方式相連接，輸出端外殼與電荷放大集成電路的接地極相導(dǎo)通構(gòu)成回路，插針(7)與連接端外殼之間由輸入端絕緣體連接，插針與電荷放大集成電路的輸入極相連接。
3.按權(quán)利要求1或2所述的一種壓電加速度計(jì)前置放大器，其特征在于所述的電荷放大集成電路由晶體管、電阻、輸入端、輸出端和基片組成。
4.按權(quán)利要求1或2所述的一種壓電加速度計(jì)前置放大器，其特征在于所述輸出端絕緣體和輸入端絕緣體的材料是工程塑料或氟塑料，其尺寸根據(jù)插針和插孔的尺寸決定。
全文摘要
一種便于安裝和拆卸，具有電荷放大器作用的壓電加速度計(jì)前置放大器，屬于振動(dòng)傳感器領(lǐng)域。該前置放大器包括插孔(1)、輸出端絕緣體(2)、輸出端外殼(3)、電荷放大集成電路(4)、輸入端絕緣體(5)、旋鈕(6)、插針(7)、連接端外殼(8)八個(gè)部件。使用該前置放大器可以方便的將普通壓電加速度計(jì)的高輸入阻抗轉(zhuǎn)變?yōu)榈洼斎胱杩?，該發(fā)明具有連接簡(jiǎn)單、成本低廉、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01P15/09GK1588095SQ20041005412
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者包紹明, 沈夏城, 毛利萍, 雒彩云 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所