电荷放大器校准不确定度评定技术研究

刘莹，曾建华

（中国直升机设计研究所，江西景德镇 333001）

在很多压电测试场合，需要把电荷量的信号转换成电压或电流信号，此时，就需要用到一种特殊的放大器，即电荷放大器[1]。电荷放大器是压电传感器的一种前置放大器，它的输出正比于输入电荷，被广泛应用于直升机振动试验非电量电测中[2]。

电荷放大器的校准依据[3]为JJG338-2013《电荷放大器检定规程》，校准项目主要包括归一化误差、线性误差、幅频特性等，其性能符合性判定用校准结果与测量结果不确定度来共同表征。由于电荷放大器的校准项目多、数据处理繁琐、测量结果不确定度影响因素多，因此测量不确定度评定结果准确与否直接影响校准结果的准确可靠性。为此，该文依据最新颁布的不确定度评估指南，深入研究了电荷放大器的不确定度评定方法和自动评定技术。

1 校准原理

电荷放大器校准系统主要由源部分、表部分、工作部分和控制部分构成[4]，如图1 所示。其中，源部分为系统提供标准电荷，主要包括多功能校准源和标准电容等。表部分主要用于监控和测量被校电荷放大器的输出电压，包含数字多用表等测试设备。控制部分由计算机和GPIB 卡等组成，是系统的总枢纽，计算机通过GPIB 卡[5]控制源和表部分，协调整个校准流程，包括调节系统所需的电荷量、计算和分析校准数据、自动生成原始记录和校准证书等。

图1 电荷放大器校准原理结构图

2 数学模型构建

2.1 归一化误差不确定度数学模型

归一化误差是指归一化档实际比例系数与放大器归一化理论系数的误差。……