电荷放大器电路设计论文提纲

论文题目：电荷放大器零点漂移影响因素及补偿技术研究

摘要：压电传感器作为一种力电转换元件,因其动态性能优良,在测试工作中扮演的角色日渐重要。而电荷放大器则是与其进行配套测量时必不可少的二次仪表,其在使用过程中存在零点漂移问题,该问题极大的限制了电荷放大器和压电式传感器在静态或低频领域长时间测量方面的应用,且对后续数据处理有较大干扰。因此实现电荷放大器较小零漂对于压电测试系统在静态或低频领域的长时间精确测量及后续的数据处理工作都具有重要意义。本课题面向通用型电荷放大器进行零漂补偿研究,研究过程中,由于电荷放大器电路组成复杂,核心元件参考参数与实际参数因环境不同存在差异,这给零漂分析带来了困难;在设计补偿方案时,存在如何更好地将零漂影响因素分析结果与补偿方案相结合的难题。本文以补偿电荷放大器零点漂移为目标,首先分析了电荷放大器各组成电路结构及其工作原理,探究了各部分电路对电荷放大器零点漂移的影响,从而明确电荷放大器零点漂移影响因素。在此基础上,分析所用电荷放大器电荷转换核心电路及其组成,并根据相关资料建立合适的电荷转换等效电路模型,并对电荷放大器零点漂移理论公式进行推导,结合实测数据,对理论公式进行修正及验证。其次,根据所得电荷放大器零点漂移影响因素,对比分析硬件补偿及软件补偿两种方法的优缺点,采用软件补偿方案进行最终的零漂补偿设计工作。在确定补偿设计方案的基础上,完成零点漂移补偿电路板的设计及制作,包括原理图设计、PCB绘制及各功能程序的编写工作,从而为电荷放大器零点漂移补偿实验奠定基础。最后,设计电荷放大器零点漂移补偿电路实验方案,对设计完成的补偿电路板进行实验检测。最终实验结果表明,软件方案相较于硬件方案,具有结构简单、体积小、实时补偿效果更好、易于实现、经济性好的优点,设计的补偿电路板补偿效果良好,这也间接说明了推导出的零漂理论公式及补偿电路板软硬件设计的正确性。

关键词：电荷放大器;压电传感器;零点漂移;零漂补偿

学科专业：精密仪器及机械

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本论文主要研究内容

2 电荷放大器电路组成及工作原理分析

2.1 电荷放大器电路组成

2.2 电荷放大器工作原理

2.2.1 电荷转换级电路原理

2.2.2 切比雪夫滤波电路原理

2.2.3 归一化电路原理

2.3 本章小结

3 电荷放大器零点漂移影响因素研究

3.1 电荷放大器转换电路分析

3.1.1 核心元件等效电路

3.1.2 电荷转换级零点漂移公式推导及修正

3.2 切比雪夫二阶低通滤波电路分析

3.2.1 二阶低通滤波电路仿真分析

3.2.2 二阶低通滤波电路实测数据分析

3.3 归一化电路分析

3.3.1 归一化电路仿真分析

3.3.2 归一化电路实测数据分析

3.4 电荷放大器零点漂移影响因素分析

3.5 本章小结

4 电荷放大器零点漂移补偿技术研究

4.1 补偿方案的确定及设计

4.1.1 硬件补偿方案

4.1.2 软件补偿方案

4.2 补偿电路硬件设计

4.2.1 电源模块

4.2.2 主控电路模块

4.2.3 A/D转换模块

4.2.4 温度检测模块

4.3 补偿电路软件设计

4.4 本章小结

5 电荷放大器零点漂移补偿实验

5.1 零漂补偿采集系统设计

5.2 零漂补偿实验分析

5.2.1 压电传感器阻抗变化下零漂补偿实验

5.2.2 传感器灵敏度变化下零漂补偿实验

5.2.3 输出灵敏度变化下零漂补偿实验

5.2.4 连续加载下零漂补偿实验

5.3 本章小结

结论

参考文献

致谢