Kistler测量链全面适配压电薄膜测量应用
- 关键词：奇石乐,电荷放大器,压电薄膜
- 摘要：1880年，Pierre和Jacques Curie发现了石英和电气石的压电效应（正压电效应），该项发现一直停留在理论教学阶段。直到1950年Walter P. Kistler发明了电荷放大器，同时伴随着1958年世界上第一款压电式传感器（Kistler 601压电式压力传感器）的问世，以及1959年Kistler Group在瑞士温特图尔的成立，从此工程测试领域开启了属于压电测量技术的时代。
1880年，Pierre和Jacques Curie发现了石英和电气石的压电效应（正压电效应），该项发现一直停留在理论教学阶段。直到1950年Walter P. Kistler发明了电荷放大器，同时伴随着1958年世界上第一款压电式传感器（Kistler 601压电式压力传感器）的问世，以及1959年Kistler Group在瑞士温特图尔的成立，从此工程测试领域开启了属于压电测量技术的时代。
▲Kistler电荷放大器▲
作为压电测量技术的先驱以及60多年的发展与积累。奇石乐集团在压力、力、扭矩和加速度的动态测量技术方面已成为全球领先企业。独特的压电测量技术也奠定了奇石乐集团在动态测量领域的领先地位；奇石乐独特的电荷放大器技术不仅为自身产品提供了完美的解决方案，同时也在电荷测试领域提供了更为完美和精准的电荷测量技术。
近年来，压电薄膜材料的应用逐渐成为研究热门，典型的PVDF膜/复合材料等制备出不同厚度不同大小尺寸的轻型和可塑性压电传感器，基于这些特点，压电薄膜传感器广泛应用于狭小安装空间以及被测本体较轻的应用领域。例如：复杂材料结构内高速动态应力波测试、微小结构体表面气体压力波以及不同材料间压力波传递特性等。涉及应用领域包括爆炸冲击、声学、诊断医学、航空航天、结构监测等领域中。压电薄膜传感器的应用在一定程度上弥补传统的压力传感器尺寸和质量的受限问题。
▲压电薄膜▲
（图片来自网络）
由于测试对象和环境的不同会得到不同的信号：
*微小电荷信号- 微小的信号源导致PVDF膜输出电荷量小，进而对后端放大器的最小量程及精度有要求。
*超大电荷信号- 压电薄膜传感器的灵敏度于膜片的面积成正比，通常灵敏度远高于石英传感器。在高应力波作用下，传感器输出的电荷量可能远超常规的电荷放大器的量程。
*高动态信号- 应用于冲击波测试和冲击波作用下高动态应力波测试，对后端信调的测量带宽有更高的要求。
*针对压电薄膜传感器的应用特性，Kistler 可提供多种电荷放大器。以5015A/ 5018A 单通道电荷放大器为例，电荷放大器的主要特点如下：
*可调量程范围：±2~±2200000pC；量程跨度大，能基本满足用户的测试需求；满程输出可调±2V、±5V和±10V模拟电压信号，可适应后端不同的采集设备。
*频率响应范围（-3dB）：≈0~200kHz，基本可覆盖低频的准静态测试过程和高频的爆炸冲击测试。
*静态电荷漂移：≈ 0.03~0.05 pC/s ，低漂移特性可用为压电传感器的准静态测量、静态标定以及传感器的预紧（石英）和封装（压电薄膜）。
