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VKCI-50 电荷转换器

1. 产品简介
   1. 特性简介

本电荷转换器是RC组成的无源电感被动器件，主要应用于压电型压力传感器检测和测试，可以生成直接准确的相互作用冲击波的波形。例如VKCI-50-0.1电荷转换器可应用压力范围超过100Kbar的PVDF传感器，并具有以20纳秒响应时间产生直接波形的转换能力。

其工作原理为:传感器电荷输入后直接积分到电容上,从而转换成电压输出. 得到相应的电压值后,再根据转换器的转换系数及传感器的灵敏度可推算出压力数值.

本产品直接替换国外CI-50-0.1 / CI-50-1 型, 并且供有更多扩展型号给用户选择. 放大器整体采集金属屏蔽,输入和输出采样BNC接口,内部器件采用高精度和高温度性的器件. 可满足任何要求的场合使用.

 

1. 2. 选型列表

型号	内部器件参数	推荐使用测量的电荷量范围
VKCI-50-0.1	无感电阻50.0Ω,  高精度特种积分电容100nF	0 ~ ±1uC  (1uC = 1000nC)
VKCI-50-0.5	无感电阻50.0Ω,  高精度特种积分电容500nF	0 ~ ±5uC
VKCI-50-1	无感电阻50.0Ω,  高精度特种积分电容1.00uF	0 ~ ±10uC
VKCI-50-2.5	无感电阻50.0Ω,  高精度特种积分电容2.50uF	0 ~ ±25uC
其他,支持订制

 

 

1. 3. 系统框图

              

1. 4. 综合电气参数

项目	单位	典型值	范围/备注
电荷量程		VKCI-50-0.1: ±1uC VKCI-50-0.5: ±5uC VKCI-50-1:   ±10uC VKCI-50-2.5: ±25uC	1uC = 1000nC
电荷灵敏度		VKCI-50-0.1:  100nC/1V VKCI-50-0.5:  500nC/1V VKCI-50-1:    1uC/1V VKCI-50-2.5:  2.5uC/1V
频率响应时间	ns	VKCI-50-0.1:  20ns < VKCI-50-0.5:  100ns < VKCI-50-1:    200ns < VKCI-50-2.5:  500ns <	(纳秒)
电荷输入 直流阻抗	MΩ	>1000
输出阻抗	MΩ	>1000
最高输入电压	V	2000
最高可输出电压	V	±10	±50 (*如果输出超过±10V建议更换更大量程的型号,否则会影响精度)
转换精度		±0.2%
工作温度	摄氏度		-40~ 105
存储温度	摄氏度		-40~ 125
物理尺寸(长宽高)	mm	117*32*32	含BNC连接器长度

 

2. 使用注意事项

         2.1输出阻抗及频率响应

放大器输出为高阻抗(>1GΩ), 过低或是过高的终端接收阻抗将影响到测量的精度. 

所以我们对测量端的阻抗推荐为1MΩ.

例如通常示波器可选探头为1MΩ. 

 

探头阻抗对响应频率的影响:  探头(测量端)阻抗会对积分器形成RC放电回路, 会对低频信号截止频率产生影响.  高频信号则不会受影响. 

RC转折频率的计算公式可由:

 

  Fs=                      

 

 

*R1为探头电阻, Cap为放大器积分电容

 

 

例如VKCI-50-0.1型时, 接收端探头为1M欧时, 低频时的-3dB频率点为:

 

 

下表为各个型号对应100KΩ / 1MΩ输出负载阻抗时对应的低频截止频率:

型号	低频-3dB截止频率@100KΩ	低频-3dB截止频率@1MΩ
VKCI-50-0.1	15.9Hz	1.59Hz
VKCI-50-0.5	3.18Hz	0.318Hz
VKCI-50-1	1.59Hz	0.159Hz
VKCI-50-2.5	0.64Hz	0.064Hz

 

 

交流电荷测量:

输出阻抗是有必要的,否则放大器将为直流DC纯静态的工作状态, 电荷残留将会形成一个固定的偏置电压,从而影响长期的测量精度.

 

准静态电荷测量:

但也可在某些需要测量静态的场合下选择无穷大(电阻大于1000MΩ以上),从而变成准静态电荷测量. 静态测量时,要注意最高输出电压不能超过50V,并且测量时要注意使用前把两端短接放电处理.

 

 

1. 2. 电荷及电压输出转换关系

放大器输出测量到的电压值可根据电荷灵敏度,可直接提算出输入的电荷量.  得到电荷量后才能再根据材料的系数转换为压力值或其他数值.

                Cin  =   Vout * Ac

                    Cin: 电荷量

                    Ac: 电荷转换灵敏度　

                    Vout：放大器输出电压值

电荷转换灵敏度系数:

VKCI-50-0.1:  AC = 100nC/1V

VKCI-50-0.5:  AC = 500nC/1V

VKCI-50-1:    AC = 1uC/1V

VKCI-50-2.5:  AC = 2.5uC/1V

 

例: VKCI-50-0.1型, 输出端得到1V输出.则Cin = 1V * 100nC/1V = 100nC

                    所以1V输出对应100nC.

 

 

1. 3. 输入与输出的方向

使用时要严格的按输入和输出正确的接线.  我们在外壳上有标注IN和OUT.

 

如果把输入输出交换后使用也会能得到接近正确的结果. 但是把电荷直接输入到放大器的输出端, 则有可能会因为过高的 dV/dt 导致积分器无法极限响应从而影响精度.  

 

另外如果长期工作在此条件下时也会导致积分电容寿命的减少.

 

3. 外观尺寸及实物图片