Wie kann man kleine Gebühren genau messen?

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Ich habe ein Phänomen, das (kleine) Ladungsverschiebungen erzeugt (die ich derzeit nicht quantifizieren kann, dies ist das Hauptproblem. Nehmen wir an, die Ladungsoberflächendichte ist dieselbe wie beim Reiben eines aufgeblasenen Ballons gegen Ihr Haar) Ich möchte es messen. Meine Idee ist es, einen kleinen Kondensator (0,1 pF) zu verwenden, der die verschobenen Ladungen speichert, verbunden mit einem präzisen Oszilloskop. Ich brauche das Oszilloskop, um mit meinem PC verbunden zu sein, daher hat mir jemand geraten, eines auf picotech.com zu bekommen. Ich denke, ich brauche vor allem einen sehr empfindlichen Oscillo, der sehr kleine Spannungen messen kann. Und ich denke, ich brauche wegen V = q / C die kleinstmögliche Kapazität.

Was halten Sie von diesem Ansatz? Ich bin mir sicher, dass es Effekte gibt, die ich nicht berücksichtigt habe (ich bin Mathematiker, Anfänger in Elektronik), und könnte mir jemand raten, welches Oszilloskop ich kaufen könnte, bitte? Mein Budget beträgt bis zu 400 Euro. Vielen Dank !

capacitor oscilloscope Alfred
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Ich denke, die Eingangskapazität Ihres Oszilloskops wird einen 0,1pF-Kondensator überfluten. Sie müssen uns eine Schätzung geben, wie viel Ladung Sie beobachten möchten. Am Ende des Tages werden 400 Euro wahrscheinlich keine High-End-Testgeräte bekommen.
Elliot Alderson
@ElliotAlderson Nehmen wir an, dass die Dichte der Ladungsoberfläche dieselbe ist wie beim Reiben eines aufgeblasenen Ballons gegen Ihr Haar, der dann an der Decke haften kann
Alfred
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Das ist nicht hilfreich. Ich habe die Ladung aus diesem Experiment nie gemessen. Von wie vielen Coulomb sprichst du? Warum sprechen Sie von "Ladungsoberflächendichte" anstelle von absoluten Ladungsmengen? Ich denke, Sie müssen uns viel mehr Informationen geben.
Elliot Alderson
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In diesem Fall benötigen Sie etwas mehr im Sinne eines Elektrometers . Dieses Thema wird auch hier und hier auf EEVblog diskutiert .
Dave Tweed
Dave Tweed hat es. Suchen Sie nach einem "Elektrometerverstärker", der als empfindliches Frontend für einen eher gewöhnlichen Bereich verwendet werden kann.
Brian Drummond

Antworten:

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Wenn Sie einen Transimpedanz-Ladungsverstärker verwenden, liegt die Eingangskapazität des Verstärkers auf einer virtuellen Masse, sodass sie nur (in erster Ordnung) Auswirkungen auf das Rauschen hat.

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab

R1 liefert einen Gleichstrompfad für den Vorspannungsstrom und sollte einen sehr hohen Wert haben

Ohne Berücksichtigung von R1 beträgt die Änderung der Ausgangsspannung für die Eingangsladung q -q / C1

Der Operationsverstärker könnte ein Elektrometertyp sein. Wenn Sie jedoch keine Ahnung von der Ladungsgröße haben, sollten Sie mit einem Wert von 2,50 USD (oder 0,25 USD) beginnen, bevor Sie einen mit 25 USD verwenden.

Versuchen Sie es mit 100 pF oder 1 nF und 10 M (Zeitkonstante 1 ms / 10 ms), vorausgesetzt, dies passt zum Zeitpunkt Ihres Ladeimpulses.

Ein anständiger fA-Vorspannungs-Operationsverstärker kann wahrscheinlich einen nützlichen Ausgang mit Signalen von 100 uV oder weniger liefern, was einer Ladung von 0,01 pC mit 100 pF entspricht. Sie können anschließend eine Verstärkungsstufe hinzufügen, wenn Sie etwas mehr spannungsweite Bandbereiche wünschen, die selbst bei x1 ziemlich verrauscht sind.

Ich vermute, dass Sie aufgrund Ihrer Beschreibung des Baseballstadions ziemlich viel Ladung haben und möglicherweise mehr Kapazität und / oder Serienwiderstand benötigen, um schädliche Spannungen zu vermeiden - ein weiterer Grund, mit einem billigeren Sockel-Operationsverstärker zu beginnen.

Spehro Pefhany
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