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详细讨论地下金属探测器前置放大器的设计与研制(一)

文章来源:北京圣火大地科技www.bjshdd.com

详细讨论前置放大器的设计与研制。
1.常用直流放大器概况
目前常用的变换技术有以下几种。
(1)高阻/-V变换技术⑴M
锻常用的累计电流前置放大器是采用高阻/-V变换技术,该方法令待测信 号电流Kr)通过高阻i?,再测量R两端的电压VU),从而确定待测信号电流 值。即:
髙阻/-V变换原理是电离室阵列地下金属探测器的输出信号,凡是阵列电离室收集极与地之间的绝缘 电阻,G为电离室的输出电容(极间电容),是高阻,A为一理想放大器。为了实现 高精度测量,电阻尺/必须远远大于否 则,电流/(/〉将被明显地分流。在实际电 路中,通常选用具有高输人阻抗和极低偏流的放大器,其输人阻抗可以高达 1013(1〜10“D,甚至更高,而偏®电流在IpA以下。
围3. 8高阻/-V变换电路原理图
这种放大器对信号电流变化的响应速度主要取决于时间常数r=RCd。为 保证放大器足够高的放大能力,一般选择尺=io9n〜如果阵列地下金属探测器的 输出电容为50PF,则放大器的时间常数为50ms〜500ms,这显然不利于快速信 号变化的测童。为改善这种放大器的时间响应特性,可以采用负反馈技术,能使 放大器的时间常数小于10ms。
(2)电容变换技术[队2。.21]
该方法是:让信号电流/(0给一个固定电容充电,经过一个充电周期Ts停rsI(t)dt止充电,将此时该电容上积累的电压信号= J-^■■一转化为数字信号后,令该电容上的电荷全部放掉,再重新开始一个新的充电周期。


一般Ts很短(几奄秒〜几十毫秒),故可忽略信号电流在7\内的变化,则:/(/) = (3.10)j S其原理如图3.9所示。图中/(0为电离室输出信号,S,为充电控制开关,¾为 电容放电开关,C为充电电容,A为一理想运算放大器。当S,闭合,¾打开时, 给电容C充电;当S,打开,$闭合时,给电容C放电。为了达到较高的测量精度,要求电C稳定,而且要有很髙的绝缘阻抗(10“fl以上)。开关S,和$在 打开时也要有很高的绝缘阻抗(1013n以上)。放大器A通常选用具有髙输入阻 抗和极低偏流的放大器。这种放大器对信号电流变化反应速度主要和充电时间 Ts有关。如果选用较小的Ts,就可以反映快速变化的信号,但此时放大器的输 出电压也变小,在放大器噪声电流一定的情况下,将减小系统的动态范围,因此 要根据检测系统要求合理选择充电时间Ts。

 
 

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