Усилитель заряда ZET 440 для пьезодатчиков с гальванической развязкой предназначен:
— для усиления и преобразования выходных сигналов пьезоэлектрических первичных преобразователей с зарядовым выходом;
— для усиления и преобразования выходных сигналов первичных преобразователей со встроенной электроникой типа ICP в напряжение;
— коэффициенты усиления 1, 10, 100;
— фильтр ФВЧ 0,1, 1, 10 Гц.
Усилитель заряда ZET 440 может использоваться в качестве разветвителя сигнала подключенного датчика, к примеру, при изучении сходимости полученных результатов аппаратными и программными средствами разных производителей для их сравнения.
Предварительный усилитель ZET 440 применяется в системе поверки вибродатчиков для подключения образцового акселерометра АР10 к анализаторам спектра ZET 032, ZET 034, ZET 038 и ZET 017. В комплекте с виброизмерительными преобразователями усилители могут применяться в системах технической диагностики и мониторинга в различных отраслях промышленности для измерений вибрационных и ударных ускорений, а также в лабораторных и научных исследованиях.
Усилитель ZET 440 позволяет подключать акселерометры с зарядовым выходом или стандарта ICP к анализаторам спектра и модулям АЦП/ЦАП. Позволяет подключать гидрофоны ВС 311 к анализатору спектра А19.
Структурная схема усилителей заряда ZET 440
Вибродатчики с зарядовым выходом подключаются ко входу «Charge», акселерометры стандарта ICP подключаются ко входу ICP. Сигнал с датчика проходит фильтр верхних частот с частотой среза 0,1 или 1,0 или 10,0 Гц, затем — усилитель с коэффициентом усиления 1 или 10 или 100, далее через псевдогальваническую развязку сигнал поступает на выход ZET 440.
Определение к какому входу усилителя («Charge» или «ICP») подключен вибродатчик осуществляется автоматически.
Коэффициент усиления (чувствительность, коэффициент преобразования усилителя) и частоты среза фильтра верхних частота задаются программно в диспетчере устройств ZETLAB.
Для программирования усилителей заряда ZET 440 по шине Modbus ниже приведена таблица адресов регистров.
| Название параметра |
Адрес hex
(dec) |
Тип данных |
Размер, байт |
Принимаемые значения |
| Усиление |
0x54 (84) |
long |
4 |
0 — “x1”
1 — “x10”
2 — “x100” |
| Фильтр |
0x58 (88) |
long |
4 |
0 — “0,1 Гц”
1 — “1 Гц”
2 — “10 Гц” |
| Тип устройства |
0x64 (100) |
long |
4 |
38 (только чтение) |
| Серийный номер |
0x68 (104) |
unsigned
long long |
8 |
Произвольное значение (только чтение) |
| Дата и время выпуска программного обеспечения |
0x70 (112) |
long |
4 |
Произвольное значение (только чтение) |
| Дата и время последнего изменения структуры |
0x74 (116) |
long |
4 |
Произвольное значение (только чтение) |
| Адрес устройства |
0x78 (120) |
unsigned
long |
4 |
2…63 |
Настройка и принцип работы усилителей заряда ZET 440
Принцип действия усилителя основан на преобразовании сигналов, поступающих от первичных преобразователей в низкоимпедансный сигнал напряжения. Усилитель может работать в режиме усилителя заряда или усилителя напряжения при работе с датчиками со встроенным усилителем типа ICP.
Для работы с датчиками с разными коэффициентами преобразования в усилителе предусмотрена возможность изменения (нормирования) коэффициента усиления для получения адаптированного значения выходного напряжения. Наличие встроенных фильтров верхних (ФВЧ) и нижних частот (ФНЧ) позволяет выбрать оптимальную полосу пропускания. Усилитель позволяет обеспечить индикацию включенного входного канал, установленного коэффициента усиления и выбранного для измерений фильтра верхних частот.
При подключении датчиков с зарядовым выходом к анализатору спектра при помощи усилителей заряда ZET 440 следует выполнить настройки измерительно канала. Во вкладке «Настройки» усилителя заряда ZET 440 установить коэффициент усиления ×10.
Далее необходимо перейти в настройки канала анализатора, к которому подключен усилитель заряда ZET 440 и в свойствах канала анализатора, во вкладке «Измерительный канал» задать чувствительность подключенного датчика согласно паспорту на устройство.
Конструктивно усилитель выполнен в виде переносного моноблока и включает в себя следующие функциональные узлы: усилитель заряда, усилитель напряжения, фильтры нижних частот, фильтры верхних частот, микроконтроллер. Питание усилителя осуществляется от внешнего блока питания постоянного тока с выходным напряжением 12 В.
Особенности усилителей заряда ZET 440
Для пьезокерамических датчиков в качестве усилителей могут использоваться усилители заряда или усилители напряжения.
Усилители напряжения имеют входное сопротивление в пределах от 10 кОм до 1 МОм.
Устройства ZETLAB, поддерживающие подключение данных усилителей:
— анализаторы спектра ZET 017 — входное сопротивление 10 кОм;
— усилители сигналов ZET 410 и ZET 412 — входное сопротивление 100 кОм;
— осциллограф ZET 302 — входное сопротивление 1 МОм.
Существенным недостатком данных усилителей является необходимость заново заводить чувствительность подключенного датчика при замене соединительного кабеля, учитывая его ёмкость:
K — пКл/(м/с2)
KV = K × CД+К
Для зарядового усилителя ZET 440 ёмкость кабеля и ёмкость датчика не важны, поскольку он имеет в схеме эталонный конденсатор Cо:
KV = K × Cо,
что значительно упрощает работу.
Собственные шумы при измерении виброускорения, виброскорости и виброперемещения
Технические характеристики усилителей заряда ZET 440
| ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ |
| Количество каналов |
1 |
| ВХОД «CHARGE» |
| Тип разъема |
BNC |
| Коэффициент усиления по заряду |
1 мВ/пКл |
10 мВ/пКл |
100 мВ/пКл |
| Максимальный входной заряд (пик) при КУ=1, не менее |
104 пКл |
| Рабочий диапазон частот с затуханием на границах минус 3 дБ, при коэффициенте нелинейных искажений менее 10%: |
| в диапазоне выходных напряжений не более 2,5 В (пик) |
0,1…100 000 Гц |
| в диапазоне выходных напряжений не более 5 В (пик) |
0,1…50 000 Гц |
| в диапазоне выходных напряжений не более 10 В |
0,2…30 000 Гц |
| СКЗ шума, приведенного ко входу, в режиме «Charge» для емкости датчика 1 нФ в диапазоне частот 0,1 Гц…20 кГц (при коэффициенте усиления 1 мВ/пКл), не более |
0,04 пКл |
| ВХОД «ICP» |
| Тип разъема |
BNC |
| Коэффициент усиления по напряжению |
1 |
10 |
100 |
| Максимальное входное напряжение (пик) при КУ=1, не менее |
10 В |
| Рабочий диапазон частот с затуханием на границах минус 3 дБ, при коэффициенте нелинейных искажений менее 10% |
| в диапазоне выходных напряжений не более 2,5 В (пик) |
0,1…100 000 Гц |
| в диапазоне выходных напряжений не более 5 В (пик) |
0,1…50 000 Гц |
| в диапазоне выходных напряжений не более 10 В (пик) |
0,2…30 000 Гц |
| СКЗ шума, приведенного ко входу, в режиме «ICP» в диапазоне частот 0,1 Гц…30 кГц, не более |
20 мкВ |
| ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ |
| Пределы допускаемой основной относительной погрешности установки коэффициента усиления на частоте 1 кГц при нормальных условиях |
±0,6 %
(для КУ = 1) |
±0,6 %
(для КУ = 10) |
±1,2 %
(для КУ = 100) |
| Пределы допускаемой дополнительной погрешности установки коэффициента усиления в температурном диапазоне от 0 до плюс 40 °С |
0,5 % |
| Неравномерность АЧХ в диапазоне частот от 3 до 20000 Гц |
±0,5 % |
| Частоты среза встроенных ФВЧ со спадом АЧХ не менее 40 дБ/декаду и затуханием минус 3 дБ |
0,1 Гц |
1 Гц |
10 Гц |
| Тип разъема выхода |
BNC |
| Максимальное выходное напряжение (пик), не менее |
±10 В |
| Выходное сопротивление (при токе нагрузки не более 10 мА, не более |
50 Ом |
Режим питания датчиков со встроенным усилителем типа ICP:
напряжение
ток |
27 ± 3 В
3 ± 1 мА |
| Гальваническая развязка |
| сопротивление, не менее |
0,3 МОм |
| допустимое синфазное напряжение, не более |
260 В |
| Полное входное сопротивление |
1,5 ГОм |
| Время установления рабочего режима, не более |
20 с |
| Время непрерывной работы, не менее |
8 ч |
| Напряжение питания от внешнего источника напряжения постоянного тока |
12±1 В |
| Ток потребления, не более |
230 мА |
| Габаритные размеры, не более |
156×132×35 мм |
| Масса, не более |
0,8 кг |
Базовая комплектация усилителей заряда ZET 440
В базовый комплект поставки усилителей заряда ZET 440 входит:
— усилитель предварительный ZET 440;
— кабель Defender USB 2.0 A→B (длина: 1,8 метра);
2 фильтра (USB04-06 PRO);
— блок питания 220В →12В;
— кабель BNC-BNC (длина: 0,6 метров);
— переходник (тройник) штекер BNC — ×2 гнезда BNC;
— эквивалент пьезокерамического датчика АС 200;
— заглушка 50 Ом.
