压电传感器前置放大电路分析

事实上，压电传感器也相当于一个电荷发生器，若产生的电荷为Q，Ca为传感器的极间电容，Ra为传感器的内部电阻，Cc为电缆电容，Ri为放大器的输入电阻，Ci为放大器的输入电容，Cf为放大器的反馈电容，Rf为放大器的反馈电阻，运算放大器的开环增益为A(由于Ra与Ri很大，计算时可以忽略不计)，那么，由电路可知(反相输入)：
uo=-Aui (11)
作用在反馈电容两端的电压为：
ucf=ui-uo=ui-(-Aui)=(1+A)ui (12)
设充到电容Ca、Cc、Ci、Cf上的电荷分别为Qa、Qc、Qi、Qf，则有：
Q=Qa+Qc+Qi+Qf=ui[Ca+Cc+Ci+Cf(1+A)] (13)
所以：

式中，Sq为加速度传感器的灵敏度(电荷灵敏度)，a为所测的加速度。
由上面的分析可以看出，电荷放大器的输出电压仅与加速度传感器的电荷灵敏度系数Sq和反馈电容Cf有关，连接电缆的电容对输出电压的影响极其微小。这种方式是目前压电传感器的主要的信号放大方式，被广泛应用于各种仪器仪表和实际工程中。

3 结语
压电传感器是动态测试的重要工具，由其产生的动态信号极其微弱，所以在用一般的测试仪表对其进行测试以前必须进行放大，否则传感器所检测到的信号就无法得到。通过本文的分析可知，用于压电传感器的前置放大电路有两种，即电压放大和电荷放大，这两种放大方式各有优缺点。电压放大器的优点是电路简单、容易实现，缺点是受电缆的影响大；而电荷放大器的优点是与电缆长度无关，因而可以进行远距离测量，缺点是电路复杂，设计要求高。随着电子技术的发展，电荷放大器的这些缺点可以克服，所以，电荷放大器将成为压电传感器的主要前置放大器。