Meetsystemen

Meetsystemen: Meetprincipes
Piëzo-elektrische sensoren
De vermelde nadelen van de spanningsmeting worden vermeden door gebruik te maken van een
ladingsversterker (of lading-spanningsomzetter) zoals aangegeven in figuur 2.94. Dit is een
integrator die in het ideale geval een uitgangssignaal geeft dat evenredig is met de lading q. Het
ideale systeem geeft dan een van nul verschillend uitgangssignaal bij een statische kracht.
4
10 pF
C F
i = N
dq
dt
0 0
i = 0 i = 0
1600 pF 600 pF
C N
C k
i
1
i F
V
- = 0
i
- = 0
i = 0 +
8
10 Ω
-
+
R F
6
10 Ω
R L
V o
0 0 0
Sensor Kabel Ladingsversterker
Opnemer
Figuur 2.94: Equivalente schakeling voor piëzo-elektrisch meetsysteem met ladingsversterker.
Voor figuur 2.94 geldt:
i 1 = i F + i −
en de lading over de terugkoppelcapaciteit C F
is:
q F = C F (V − − V o )
Voor de ideale operationele versterker is i +
= i -
= 0 en is V -
= V +
. In dit geval wordt dat V -
= V +
= 0
en i F
= dq/dt, zo dat
i 1 = i F = dq F
dt
=−C F
dV o
dt
Omdat de spanningsval over de capaciteiten C N
en C k
nul is, vloeit er ook geen stroom door
zodat:
i 1 = i N = dq
dt
Samen geeft dit:
dV o
dt
=− 1
C F
dq
dt → V o =− q
C F
(In de veronderstelling dat V o
= 0 als q = 0).
De totale TF voor het meetsysteem met ladingsversterker wordt dan:
V o (p)
F(p) = S 1
C F ⎛
⎝ 1 p 2 + 2ζ
ωn 2 ω n
p + 1 ⎞ ⎠
__________ - II.78 -
Johan Baeten