Как точно измерить небольшие заряды?

У меня есть явление, которое создает (небольшие) смещения зарядов (пока что я не могу дать количественную оценку, это главная проблема, скажем, поверхностная плотность заряда будет такой же, как когда вы втираете надутый шарик в волосы), и Я хочу измерить это. Моя идея - использовать небольшой конденсатор (0,1 пФ), который будет хранить смещенные заряды, связанные с точным осциллографом. Мне нужен осциллограф для сопряжения с моим компьютером, поэтому кто-то посоветовал мне приобрести его на picotech.com. Я думаю, что мне больше всего нужен очень чувствительный осциллограф, который сможет измерять очень маленькие напряжения. И я думаю, мне нужна наименьшая возможная емкость из-за V = q / C.

Что вы думаете об этом подходе? Я уверен, что есть эффекты, которые я не учел (я математик, новичок в электронике), и может кто-нибудь посоветовать мне, какой осциллограф я мог бы купить, пожалуйста? Мой бюджет до 400 евро. Спасибо !

capacitor oscilloscope Альфред
источник

Я думаю, что входная емкость вашего осциллографа будет завалена конденсатором 0,1 пФ. Вы должны дать нам оценку того, сколько заряда вы хотите наблюдать. В конце концов, 400 евро, вероятно, не получат высококачественное испытательное оборудование.

Эллиот Олдерсон

@ElliotAlderson, скажем, поверхностная плотность заряда будет такой же, как когда вы втираете надутый шарик в волосы, которые затем могут прилипнуть к потолку

Альфред

Это не полезно Я никогда не измерял заряд из этого эксперимента. Сколько кулонов ты говоришь? Почему вы говорите о «поверхностной плотности заряда» вместо абсолютных величин заряда? Я думаю, что вы должны дать нам гораздо больше информации.

Эллиот Олдерсон

В этом случае вам нужно что-то более похожее на электрометр . Эта тема также обсуждается в EEVblog, здесь и здесь .

Дэйв Твид

У Дэйва Твида есть это. Ищите «усилитель электрометра», чтобы использовать его в качестве чувствительного интерфейса к довольно обычной области.

Брайан Драммонд

Ответы:

Если вы используете усилитель с трансимпедансным зарядом, входная емкость усилителя соответствует виртуальному заземлению, поэтому она влияет только на шум (в первом порядке).

схематический

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

R1 обеспечивает путь постоянного тока для тока смещения и должен иметь очень высокое значение

Игнорируя R1, изменение выходного напряжения для входного заряда q равно -q / C1

Операционный усилитель может относиться к типу электрометра, но если вы понятия не имеете о величине заряда, вы можете начать с 2,50 (или 0,25) долларов, прежде чем использовать 25 долларов.

Возможно, попробуйте 100pF или 1nF и 10M (постоянная времени 1 мс / 10 мс), предполагая, что это соответствует времени вашего импульса заряда.

Приличный операционный усилитель тока смещения fA, вероятно, может обеспечить полезный выход с сигналами 100 мкВ или менее, что представляет собой заряд 0,01 пк при 100 пФ. Вы можете добавить каскад усиления после этого, если хотите, чтобы более широкие диапазоны напряжения были довольно шумными даже в x1.

Я подозреваю, что у вас довольно мало заряда в зависимости от вашего приблизительного описания, и вам, возможно, придется иметь большую емкость и / или последовательное сопротивление, чтобы избежать повреждения напряжения - по этой причине стоит начинать с более дешевого операционного усилителя с розеткой.

Спехро Пефхани
источник