JJF 1269-2010 压电集成电路传感器(IEPE)放大器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

—

JJF12692010

压电集成电路传感器

()放大器校准规范

IEPE

ㅤㅤㅤㅤ

CalibrationSecificationforIEPEAmlifiers

pp

2010-12-30发布2011-04-01实施

国家质量监督检验检疫总局发布

—

JJF12692010

压电集成电路传感器췍

췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍

췍췍

췍—췍

췍

()放大器校准规范JJF12692010

IEPE췍

췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍

CalibrationSecificationforIEPEAmlifiers

pp

,

本规范经国家质量监督检验检疫总局于年月日批准并自

20101230

年月日起施行。

201141

ㅤㅤㅤㅤ

—

JJF12692010

目录

范围……………………()

11

引用文献………………()

21

术语……………………()

31

概述……………………()

41

计量特性………………()

52

本底噪声……………()

5.12

幅频特性……………()

5.22

放大器归一化误差…………………()

5.32

放大器衰减误差……………………()

5.42

放大器非线性误差…………………()

5.52

放大器失真度………………………()

5.62

放大器相频特性……………………()

5.72

、()

5.8高低通滤波器截止频率…………2

激励电源……………()

5.92

校准条件………………()

63

ㅤㅤㅤㅤ()

6.1环境条件……………3

校准用标准及其他设备……………()

6.23

校准项目和校准方法…………………()

73

校准项目……………()

7.13

校准方法……………()

7.23

校准结果表达…………()

88

校准记录……………()

8.18

校准证书……………()

8.28

校准结果不确定度评定……………()

8.38

复校时间间隔…………()

98

附录校准原始记录推荐格式………()

A9

附录校准证书的内容………………()

B12

附录不确定度的评定范例…………()

C14

—

JJF12692010

压电集成电路传感器

()放大器校准规范

IEPE

1范围

本规范适用于压电集成电路传感器()()

IEPEInteratedElectronicsPiezoElectric

g

()。

放大器以下简称IEPE放大器的校准

2引用文献

—测量放大器校准规范

JJF11572006

—电荷放大器检定规程

JJG3381997

,。

使用本规范时应注意使用上述引用文献的现行有效版本

3术语

3.1IEPE传感器InteratedElectronicsPiezoElectricTransducer

g

/,

IEPE型传感器是指一种内装集成电路的具备电荷电压转换功能和放大功能并

以外部电源供电的压电传感器。

放大器ㅤㅤㅤㅤAmlifier

3.2IEPEInteratedElectronicsPiezoElectricp

g

,

IEPE放大器是指给IEPE型传感器提供恒定电流供电并对传感器输出信号进行

放大和调理的仪器。

3.3IEPE传感器模拟器InteratedElectronicsPiezoElectricTransducerSimulator

g

,

IEPE传感器模拟器是模拟IEPE传感器的工作状态校准时连接于IEPE放大器

,。。

的输入前端并使其处于合适的工作电压的电路装置原理框图如图所示

1

图1IEPE传感器模拟器原理框图

4概述

、()、、

IEPE放大器通常由恒流激励电源激励源工作状态指示器可选高通滤波器

()、、、,

归一化放大器可选低通滤波器输出放大器电源适配器等组成典型的IEPE

放大器方框图如图所示。

2

1

—

JJF12692010

图典型放大器方框图

2IEPE

5计量特性

5.1本底噪声

,(

IEPE放大器的本底噪声是指其输入端的等效电压噪声一般不大于0.1mV有

效值)。

5.2幅频特性

,

在各个频率点下放大器传输系数的变化曲线幅频特性取点应从低频至高频选取不

少于个点或按倍频程选取。

14

5.3放大器归一化误差

,

放大器归一化挡实际比例系数与放大器归一化理论系数的误差一般不大

于0.5%。

ㅤㅤㅤㅤ

5.4放大器衰减误差

,。

放大器衰减挡实际比例系数与放大器衰减挡标称系数的误差一般不大于0.5%

5.5放大器非线性误差

,(

放大器的非线性误差指在工作量程内各测量数据与相应基准值也可以是拟合后

),。

的直线之间的最大偏值与满量程输出的百分比一般不大于0.5%

5.6放大器失真度

,

标准正弦信号通过放大器后输出与输入不成比例时所呈现的失真一般不大

于2%。

5.7放大器相频特性

。在

放大器相差指放大器的输出信号与输入信号之间的发生的相位差相频特性是指

。

各个频率点下放大器相移的变化曲线相频特性取点应从低频至高频选取不少于个

14

点或按倍频程选取。

、

5.8高低通滤波器截止频率

,,

放大器通常具有高通滤波器和低通滤波器应给出滤波器在截止频率处的衰减一

+1.1dB()。

般为3dB-0.15dB也有滤波器标注的截止频率衰减为10%高通滤波器的低频衰减斜

率和低通滤波器的高频衰减斜率应大于/(表示倍频程)。

6dBoctoct

5.9激励电源

放大器激励电源包括激励电压和激励电流。一般激励电压为直流电压

VIV

sss

或,激励电流一般为直流电流到。

+24V+28V2mA20mA

:,。

注以上指标不是用于合格性判别仅供参考

2

—

JJF12692010

6校准条件

6.1环境条件

环境温度:();

23±3℃

相对湿度:≤80%;

室内应无影响校准结果的电磁场干扰和腐蚀性气体。

6.2校准用标准及其他设备

:,,

6.2.1正弦信号发生器失真度不大于0.3%频率稳定性优于0.05%频率准确度

优于-5,幅值稳定性优于()。

1×101%8h

():,

6.2.2数字电压表多用表在10Hz~300kHz的频率范围内交流电压的测量准

确度优于0.1%,直流电压测量准确度优于0.01%;直流电流测量准确度优于0.01%。

:,。

6.2.3示波器有效频率范围DC~20MHz电压测量误差应在±5%之内

:;;

6.2.4动态信号分析仪频率分辨力优于0.01%频谱幅值示值误差应在±2%之内

;;。

通道致性相位差优于测量带宽应大于所测失真频率的倍动态范围应大于

±1°560dB

:,

6.2.5失真度测量仪失真度测量仪频率范围2Hz~100kHz失真度测量范围

0.01%~10%,电平测量范围300V~10V。

μ

6.2.6IEPE传感器模拟器:IEPE传感器模拟器的本底噪声应低于0.05mV,频率范

围不窄于0.1Hz~100kHz。

7校准项目和校准方法

ㅤㅤㅤㅤ

7.1校准项目

。。

校准项目及校准技术要求见第款校准项目应根据放大器型号及客户要求确定

5

7.2校准方法

7.2.1外观与通电检查

,,。。

旋钮应转动灵活开关跳步清晰定位准确输出输入插座应无松动无影响正常

工作的机械损伤。

,,。

外观检查后按使用说明书给IEPE放大器通电预热时间应为15min以上

7.2.2衰减挡误差

衰减挡误差校准框图如图所示。

7.2.2.13

图3IEPE放大器的校准框图

3

—

JJF12692010

7.2.2.2IEPE放大器归一化挡置于1-0-0,信号发生器频率调至160Hz。调节信号发

,,

生器输出电压使放大器输出达到最大额定输出值读取数字电压表值

IEPEeE1

oo

和数字电压表值,按式()计算该衰减挡误差。

e2e1

io

e

δo()

=1100%1

n(-×

ke)

i

式中:———放大器输出电压,;

eIEPEmV

o

———放大器输入电压,;

eIEPEmV

i

δ———IEPE放大器某一衰减挡位的衰减误差;

n

k———衰减系数。

,,

7.2.2.3重复上述步骤对IEPE放大器所有衰减挡进行测量取所有衰减挡位中最

大误差值作为该放大器衰减挡误差。

7.2.3非线性误差

非线性误差校准如图所示。

7.2.3.13

置信号发生器的信号频率为,放大器的归一化为,调节信

7.2.3.2160HzIEPE1-0-0

,

号发生器的输出电压和调整放大器的衰减挡使放大器的输出电压与其

IEPEIEPEe

o

输入电压。,

近似相等增加信号发生器的输出使放大器输出电压达到其最

eIEPEe

io

。,

大额定输出电压Eo在输入范围内均匀的选取7~10个幅值调节正弦信号发生器分

,ㅤㅤㅤㅤ:(,,…,),

别输出所选取的幅值记录数字电压表的读数为放大器的输

1xi=12n

i

():(,,…,),()。

出的读数数字电压表为按式计算线性误差取绝

2ii=12n2

y

对值最大者作为幅值线性度误差ε。

y()

aax

-+

εi01i()

i=×100%2

E

o

(,,,…,)

i123n

=

nnnn

121

x-xx

iiiii

yy

∑∑∑∑

nn

i=1i=1i=1i=1()

a=3

0

nn

212

xnx

-

ii

∑(n∑)

i1i1

==

nnn

1

xy-x

iiii

∑∑∑y

n

i1i1i1

===()

a=4

1

nn

212

xnx

-

ii

∑(n∑)

i1i1

==

式中:———拟合直线与轴的截距;

aY

0

a———拟合直线的斜率。

1

7.2.4归一化误差

归一化误差校准框图如图所示。

7.2.4.13

,,

把放大器归一化旋钮置于位置低通滤波器置于最高频率挡高

7.2.4.2IEPE1-0-0

。。

通滤波器置于最低频率挡测量框图如图所示

3

4

—

JJF12692010

归一化旋钮置于不同位置时,放大器的标准输出电压按式()计算:

IEPE5

E

o()

Eo=5

jGi

式中:———放大器额定输出电压;

E

o

———归一化系数,为,为,以此类推;

Gi1-0-01.001-0-21.02

———,。

Eo对应不同的归一化系数时放大器的标准输出电压

j

,,

7.2.4.3信号发生器频率调至160Hz调节信号发生器的输出电压使IEPE放大器

。,

的输出电压略低于说明书规定的最大输出电压保持信号发生器输出不变依次

eE

oo

,。每个状态的归

改变归一化旋钮的状态并测量每个状态时IEPE放大器的输出电压e

o

j

一化误差由式()计算:

6

eE

-

oo

δjj()

j=×100%6

E

o

j

(,,…)

j=23

,

对放大器所有归一化挡进行测量取其中最大误差值作为该放大器的归一化

IEPE

。,。

误差对于具有个归一化旋钮的放大器其测量方法与以上方法相同

4IEPE

7.2.5失真度

失真度校准框图如图所示。

7.2.5.13

/(),

7.2.5.2IEPE放大器衰减挡置于1mVUnitUnit表示工程单位高通滤波器置于

ㅤㅤㅤㅤ

,,。

最低频率挡低通滤波器置于最高频率挡归一化置于1-0-0把信号发生器的频率调

。,

至测失真度的频率上控制信号发生器的输出电压和调整IEPE放大器的衰减挡使

。,

IEPE放大器的输出电压与其输入电压近似相等增加信号发生器的输出即IEPE放

大器的输入电压到,使放大器的输出电压达到最大输出电压。可用示波

eIEPEeE

ioo

,

器监测波形用失真度测量仪或动态信号分析仪测量放大器输出电压的失真

IEPEe

o

。,

度失真度测量频率应根据放大器的技术指标从低频至高频选取不少于7个或按倍频

程选取。

7.2.6幅频特性

幅频特性校准框图如图所示。

7.2.6.13

放大器归一化挡置于,,

7.2.6.2IEPE1-0-0高通滤波器置于最低挡低通滤波器置于

;,

最高挡信号发生器频率调至160Hz测量放大器的传输系数作为IEPE放大器传输系

;

数的参考点测量频率选取应根据放大器的技术指标从低频至高频选取不少于个或