Was ist Ladungsverstärker?
Ein Ladungsverstärker wandelt im Grunde das sehr kleine, schwer zu messende Ladungssignal eines piezoelektrischen Sensors in ein proportionales Spannungssignal um.
Wie bereits erwähnt, ist das von einem piezoelektrischen Sensor erzeugte Ladungssignal schwer zu messen, aber es ist sehr aussagekräftig, diesen Wert genau zu messen, da er genau proportional zu dem auf den piezoelektrischen Sensor ausgeübten Druck ist. Ladungsverstärker können das von einem Drucksensor erzeugte Ladungssignal in eine Spannung umwandeln, die genau proportional zur Ladung ist.
Verwendungszwecke von Ladungsverstärkern
Ladungsverstärker werden in allen Messfällen eingesetzt, in denen mit piezoelektrischen Sensoren gemessen wird. Mit anderen Worten, sie überschneiden sich mit den Anwendungen von piezoelektrischen Sensoren.
Eines der Merkmale piezoelektrischer Sensoren ist ihre geringe Größe, die sie für den Einsatz in engen Räumen, in denen der Sensor installiert werden kann, geeignet macht. Darüber hinaus verfügen einige piezoelektrische Sensoren über eine ausgezeichnete Temperaturbeständigkeit, die es ermöglicht, Messungen in Umgebungen mit hohen Umgebungstemperaturen durchzuführen. Darüber hinaus messen piezoelektrische Sensoren kleinste Verschiebungen, was die Herstellung hochsynthetischer Sensoren ermöglicht. Dies bedeutet, dass die Sensoren schneller ansprechen, was sie ideal für Messungen macht, bei denen eine hohe Ansprechempfindlichkeit erforderlich ist.
Das Prinzip des Ladungsverstärkers
Wie bereits erwähnt, erzeugen piezoelektrische Sensoren eine kleine Ladung, wenn Druck ausgeübt wird. Die Aufgabe des Ladungsverstärkers besteht darin, diese geringe Ladung in eine messbare Spannung umzuwandeln. Der Ladungsverstärker wandelt die winzige Ladung mit Hilfe eines integrierenden Verstärkers in eine Spannung um. Wenn die Kapazität des Kondensators des integrierenden Verstärkers Cg ist und die Ladung der winzigen Ladung Q ist, erhält man die Spannung V durch V=Q/Cg.
Obwohl das Prinzip des Ladungsverstärkers an sich einfach ist, ist es in der Praxis sehr wichtig, den geeigneten Ladungsverstärker für das Messobjekt auszuwählen, um genaue Messungen durchführen zu können.
Der erste Punkt ist die Anzahl der Messkanäle. Wenn es mehrere Messpunkte gibt, ist es nicht möglich, eine Messung ohne mehrere Messkanäle durchzuführen. Wenn nicht genügend Messkanäle vorhanden sind, kann die Messung natürlich auch durch den Kauf weiterer Ladungsverstärker durchgeführt werden, was aber aufgrund der Kosten und der Komplexität der Einstellarbeiten weniger vorteilhaft ist.
Eine andere Frage ist, ob das Ladungssignal des piezoelektrischen Sensors einem größeren oder einem kleineren Signal entspricht oder nicht. Natürlich können Messungen nur dann durchgeführt werden, wenn die Messbereiche aufeinander abgestimmt sind, aber es ist wichtig, Ladungsverstärker mit einem Messbereich einzuführen, der mit zukünftigen Messplänen übereinstimmt.