Усилитель сигнала ZET 440 одноканальный
- 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
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.
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 | 10 4 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 | ||
Структурная схема
усилителей сигнала ZET 440 одноканальных
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.
Характеристики
| 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
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
На рисунках ниже приведены графики собственных шумов усилителей ZET 440 с акселерометром 4371 для сравнения подключения напрямую ко входу «Заряд» и через усилитель напряжения АС 100 ко входу ICP.
вход Заряд
вход ICP
Базовая комплектация
усилителей сигнала ZET 440 одноканальных
В базовый комплект поставки усилителей сигнала ZET 440 одноканальных 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.
