阅读说明：本技术 一种微弱脉冲信号放大电路和微尘探测器 (Weak pulse signal amplifying circuit and micro-dust detector ) 是由 李兴冀 杨剑群 董尚利 吕钢 于 2020-07-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及放大电路技术领域,提供一种微弱脉冲信号放大电路和微尘探测器,包括输入电容、冲击传感器、电荷灵敏前置放大子电路和电荷灵敏后置放大子电路,输入电容和冲击传感器各自与电荷灵敏前置放大子电路的输入端电连接,电荷灵敏后置放大子电路与电荷灵敏前置放大子电路级联组成电荷灵敏放大子电路,成倍提高了电荷灵敏放大子电路的放大倍率,提升了电荷灵敏放大子电路的信号放大能力,在冲击传感器处于空闲状态下,利用输入电容,测试电荷灵敏放大子电路与冲击传感器适配,在冲击传感器处于探测状态下,输入电容防止输出微弱电荷脉冲信号至电荷灵敏放大子电路的性能,以免输入电容对冲击传感器产生信号干扰。(The invention relates to the technical field of amplifying circuits, and provides a weak pulse signal amplifying circuit and a dust detector, which comprise an input capacitor, an impact sensor, a charge sensitive pre-amplifying sub-circuit and a charge sensitive post-amplifying sub-circuit, wherein the input capacitor and the impact sensor are respectively electrically connected with the input end of the charge sensitive pre-amplifying sub-circuit, the charge sensitive post-amplifying sub-circuit and the charge sensitive pre-amplifying sub-circuit are cascaded to form the charge sensitive amplifying sub-circuit, the amplification factor of the charge sensitive amplifying sub-circuit is increased in multiples, the signal amplification capability of the charge sensitive amplifying sub-circuit is improved, the input capacitor is utilized to test the adaptation of the charge sensitive amplifying sub-circuit and the impact sensor when the impact sensor is in an idle state, and the input capacitor prevents the output of a weak charge pulse signal to the charge sensitive amplifying sub-circuit when the impact sensor is in a detection state, so as to avoid the input capacitance from generating signal interference on the impact sensor.)

一种微弱脉冲信号放大电路和微尘探测器

技术领域

本发明涉及放大电路技术领域，具体涉及一种微弱脉冲信号放大电路和微尘探测器。

背景技术

现有微尘探测器通常包括微弱脉冲信号放电电路，参见图1，示出了一种微弱脉冲信号放电电路，包括冲击传感器和电荷灵敏前置放大子电路，电荷灵敏前置放大子电路直接与冲击传感器电连接，冲击传感器受到微米级固体颗粒高速撞击(为了简要描述，将微米级固体颗粒称为微尘)，产生微弱电荷脉冲信号，并输出该微弱电荷脉冲信号至电荷灵敏前置放大子电路(为了简要描述，将从冲击传感器输出的微弱电荷脉冲信号称为第一电荷信号)，电荷灵敏前置放大子电路对第一电荷信号进行放大处理，从而，提高了微尘的探测精度。

然而，在以上微弱脉冲信号放电电路中，电荷灵敏前置放大子电路的放大倍率有限，限制了信号放大能力，从而，制约了微尘探测器探测微尘的性能。

发明内容

本发明针对现有技术中的微弱脉冲信号放电电路因电荷灵敏前置放大子电路的放大倍率限制了信号放大能力的问题，提供一种微弱脉冲信号放大电路和冲击传感器。

本发明第一方面提供一种微弱脉冲信号放大电路，所述微弱脉冲信号放大电路包括输入电容、冲击传感器和电荷灵敏前置放大子电路，所述输入电容和所述冲击传感器分别与所述电荷灵敏前置放大子电路的输入端电连接，所述电荷灵敏前置放大子电路的输出端与所述电荷灵敏后置放大子电路的输入端电连接；

所述输入电容，用以在所述冲击传感器处于第一空闲状态时，接收交流脉冲信号，并将所述交流脉冲信号转换为微弱电荷脉冲信号，以及，输出所述微弱电荷脉冲信号至所述电荷灵敏前置放大子电路的输入端，所述第一空闲状态为所述冲击传感器未受到微尘撞击时的状态；

所述输入电容,还用以在所述冲击传感器处于探测状态时，保持第二空闲状态，所述第二空闲状态适于所述输入电容防止输出所述微弱电荷脉冲信号至所述电荷灵敏前置放大子电路。

上述技术方案的有益效果是：输入电容和冲击传感器各自直接与电荷灵敏前置放大子电路的输入端耦合，避免了冲击传感器通过输入电容与电荷灵敏前置放大子电路耦合，防止输入电容跟随冲击传感器工作。

电荷灵敏后置放大子电路与电荷灵敏前置放大子电路级联组成具有分级属性的电荷灵敏放大子电路，相比于具有单级属性的电荷灵敏放大子电路，成倍提高了电荷灵敏放大子电路的放大倍率，提升了电荷灵敏放大子电路的信号放大能力。

在冲击传感器处于空闲状态下，输入电容具备接收交流脉冲信号、将交流脉冲信号转换为微弱电荷脉冲信号以及输出微弱电荷脉冲信号至电荷灵敏前置放大子电路的性能(为了简要描述，将从输入电容输出的微弱电荷脉冲信号称为第二电荷信号)，通过第二电荷信号对具有分级属性的电荷灵敏放大子电路进行性能测试，在防止冲击传感器对输入电容产生信号干扰的基础上，便于预测具有分级属性的电荷灵敏放大子电路与冲击传感器适配，提升了输入电容工作的独立性和微弱脉冲信号放大电路的可靠性。

在冲击传感器处于探测状态下，输入电容具备防止输出微弱电荷脉冲信号至电荷灵敏前置放大子电路的性能，以免输入电容对冲击传感器产生信号干扰，以便冲击传感器直接输出第一电荷信号至电荷灵敏前置放大子电路的输入端，使具有分级属性的电荷灵敏放大子电路对第一电荷信号进行放大处理，提升了微弱脉冲信号放大电路的可靠性。

在上述技术方案的基础上，本发明还对做出如下改进。

可选地，所述输入电容的电容量接近或等于所述冲击传感器的电容量。

上述技术方案的有益效果是：确保了输入电容的电容量与冲击传感器的电容量差异更小，相比于输入电容的电容量与冲击传感器的电容量差异明显化，通过输入电容更准确地对冲击传感器的探测状态进行模拟，降低了第二电荷信号的噪音，提高了第二电荷信号的信噪比，有助于提升测试电荷灵敏前置放大子电路的工作点及放大倍率等性能指标的准确性。

可选地，所述冲击传感器为电离式传感器，所述电离式传感器的电容量大于或等于2皮法且小于或等于200皮法。

上述技术方案的有益效果是：防止电离式传感器的电容量超出2皮法至200皮法的范围，使电荷灵敏前置放大子电路的性能更好的适配于电离式传感器，以保证电离式传感器直接与电荷灵敏前置放大子电路耦合工作的可靠性。

可选地，所述电离式传感器包括偏转电极网、镀膜电极板、第一绝缘层、第二绝缘层和保护层；

所述偏转电极网与所述第一绝缘层呈平行相对设置且形成放电空间，所述镀膜电极板夹在所述第一绝缘层和所述第二绝缘层之间，所述第二绝缘层贴合在所述保护层上；

所述偏转电极网接地，所述镀膜电极板与所述电荷灵敏前置放大子电路的输入端电连接。

上述技术方案的有益效果是：通过第一绝缘层防止在放电空间形成局部电弧光，镀膜电极板处在第一绝缘层与第二绝缘层形成的绝缘夹层中，有助于为镀膜电极板抑制外部电场干扰，通过保护层为第二绝缘层提供防损伤保护，有助于延长电离式传感器的使用寿命。

可选地，所述镀膜电极板包括金属镀膜和去尖端金属基板，所述金属镀膜包覆在所述去尖端金属基板外，所述金属镀膜的厚度大于或等于0.01微米且小于或等于0.1微米，所述去尖端金属基板的面积大于或等于4平方厘米且小于或等于150平方厘米。

上述技术方案的有益效果是：金属镀膜具备良好的导电均匀性和高密度性，去尖端金属基板上无尖端，防止引发尖端放电，有助于在镀膜电极板上增强第一电荷信号，防止金属镀膜的厚度超出0.01微米至0.1微米的范围，有效平衡了金属镀膜对易成型和薄型化两方面的要求，防止去尖端金属基板的面积超出4平方厘米至150平方厘米的范围，更有利于小型化去尖端金属基板，有助于节省材料，降低成本。

可选地，所述电荷灵敏前置放大子电路包括结型场效应管、第一运算放大器、第一直流稳压器、第一反馈电容、第一反馈电阻、限流电阻和去耦电容；

所述结型场效应管的栅极设为所述电荷灵敏前置放大子电路的输入端，所述结型场效应管的漏极与所述第一运算放大器的反相输入端电连接，所述结型场效应管的源极与所述第一运算放大器的同相输入端电连接；

所述第一运算放大器的同相输入端接地，所述第一运算放大器的正极端与所述第一直流稳压器的正极端电连接，所述第一运算放大器的负极端与所述第一直流稳压器的负极端电连接，所述第一运算放大器的输出端通过并联后的所述第一反馈电容和所述第一反馈电阻与所述结型场效应管的栅极电连接；

所述限流电阻的一端与所述第一运算放大器的输出端电连接，所述限流电阻的另一端通过所述去耦电容接地，所述限流电阻与所述去耦电容之间的公共端为第一阻容耦合端，所述第一阻容耦合端设为所述电荷灵敏前置放大子电路的输出端。

上述技术方案的有益效果是：结型场效应管与第一运算放大器组成级联放大网络，通过第一直流稳压器为第一运算放大器降低负极端的电压，使第一运算放大器的电压低于正极端的电压，保证了前置放大子电路处于正常的工作点，第一反馈电容和第一反馈电阻组成第一反馈网络，通过第一反馈网络为级联放大网络降低高频增益和限制放大倍率，抑制高频干扰，防止振荡，相比于第一反馈网络并联在第一运算放大器的反相输入端和输出端，提升了第一反馈网络的利用率。

可选地，所述去耦电容与所述限流电阻组成低通滤波支路，所述低通滤波支路的通带截止频率大于或等于200Hz且小于或等于10MHz。

上述技术方案的有益效果是：防止低通滤波支路的通带截止频率超出200Hz至10MHz的范围，在第一运算放大器之后，针对频率比低通滤波支路的通带截止频率高的高频信号增强了抑制性能，有助于提升电荷灵敏前置放大子电路抗高频信号干扰能力，有助于提升电荷灵敏前置放大子电路的信号放大能力，从而，有助于电荷灵敏前置放大子电路的性能更好的适配于电离式传感器。

可选地，所述电荷灵敏后置放大子电路包括第二运算放大器、第二直流稳压器、第二反馈电容和第二反馈电阻；

所述第二运算放大器的反相输入端设为所述电荷灵敏后置放大子电路的输入端，所述第二运算放大器的同相输入端接地，所述第二运算放大器的正极端与所述第二直流稳压器的正极端电连接，所述第二运算放大器的负极端与所述第二直流稳压器的负极端电连接，所述第二运算放大器的输出端通过并联后的所述第二反馈电容和所述第二反馈电阻与所述第二运算放大器的反相输入端电连接。

上述技术方案的有益效果是：通过第二直流稳压器为第二运算放大器降低负极端的电压，使第二运算放大器负极端的电压低于正极端的电压，保证了电荷灵敏后置放大子电路处于正常的工作点，第二反馈电容与第二反馈电阻组成第二反馈网络，通过第二反馈网络为第二运算放大器降低高频增益和限制放大倍率，抑制高频干扰，防止振荡，有助于提升电荷灵敏后置放大子电路的稳定性。

可选地，所述电荷灵敏后置放大子电路包括耦合电容、接地电阻、第三运算放大器、第三直流稳压器、第三反馈电容和第三反馈电阻；

所述耦合电容的一端与所述第二运算放大器的输出端电连接，所述耦合电容的另一端通过所述接地电阻接地，所述耦合电容与所述接地电阻之间的公共端为第二阻容耦合端，所述第二阻容耦合端与所述第三运算放大器的反相输入端电连接；

所述第三运算放大器的同相输入端接地，所述第三运算放大器的正极端与所述第三直流稳压器的正极端电连接，所述第三运算放大器的负极端与所述第三直流稳压器的负极端电连接，所述第三运算放大器的输出端通过并联后的所述第三反馈电容和所述第三反馈电阻与所述第三运算放大器的反相输入端电连接。

上述技术方案的有益效果是：通过耦合电容对第二运算放大器与第三运算放大器进行耦合，使耦合电容在第二运算放大器与第三运算放大器之间阻隔直流信号，通过耦合电容与接地电阻组成的高通滤波支路，在第二运算放大器与第三运算放大器之间滤波，提升了耦合电容的利用率，利用第二阻容耦合端，简化了耦合电容、接地电阻和第三运算放大器之间的电连接方式。

通过第三直流稳压器为第三运算放大器降低负极端的电压，使第三运算放大器负极端的电压低于正极端的电压，保证了电荷灵敏后置放大子电路处于正常的工作点，第三反馈电容与第三反馈电阻组成第三反馈网络，通过第三反馈网络为第三运算放大器降低高频增益和限制放大倍率，抑制高频干扰，防止振荡，有助于提升电荷灵敏后置放大子电路的稳定性和信号放大能力。

可选地，所述接地电阻与所述耦合电容组成高通滤波支路，所述高通滤波支路的通带截止频率大于或等于200Hz且小于或等于10MHz。

上述技术方案的有益效果是：防止高通滤波支路的通带截止频率超出200Hz至10MHz的范围，在第二运算放大器和第三运算放大器之间，针对频率比高通滤波支路的通带截止频率低的低频信号增强了抑制性能，提升了电荷灵敏后置放大子电路抗低频信号干扰能力，有助于提升电荷灵敏后置放大子电路的信号放大能力，从而，有助于电荷灵敏后置放大子电路的性能良好的适配于电离式传感器。

本发明第二方面提供一种微尘探测器，包括如第一方面所述的微弱脉冲信号放大电路。

上述技术方案的有益效果是：在微弱脉冲信号放大电路中，输入电容和冲击传感器各自直接与电荷灵敏前置放大子电路的输入端耦合，避免了冲击传感器通过输入电容与电荷灵敏前置放大子电路耦合，防止输入电容跟随冲击传感器工作。

电荷灵敏后置放大子电路与电荷灵敏前置放大子电路级联组成具有分级属性的电荷灵敏放大子电路，相比于具有单级属性的电荷灵敏放大子电路，成倍提高了电荷灵敏放大子电路的放大倍率，提升了电荷灵敏放大子电路的信号放大能力，有助于微尘探测器在保证探测精度的基础上扩大探测微尘的空间范围。

在冲击传感器处于空闲状态下，输入电容具备接收交流脉冲信号、将交流脉冲信号转换为微弱电荷脉冲信号以及输出微弱电荷脉冲信号至电荷灵敏前置放大子电路的性能，通过第二电荷信号对具有分级属性的电荷灵敏放大子电路进行性能测试，在防止冲击传感器对输入电容产生信号干扰的基础上，便于预测具有分级属性的电荷灵敏放大子电路与冲击传感器适配，提升了输入电容工作的独立性和微弱脉冲信号放大电路的可靠性。

在冲击传感器处于探测状态下，输入电容具备防止输出微弱电荷脉冲信号至电荷灵敏前置放大子电路的性能，以免输入电容对冲击传感器产生信号干扰，以便冲击传感器直接输出第一电荷信号至电荷灵敏前置放大子电路的输入端，使具有分级属性的电荷灵敏放大子电路对第一电荷信号进行放大处理，提升了微弱脉冲信号放大电路的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中的一种微弱脉冲信号放电电路的示意图；

图2为本发明实施例的一种微弱脉冲信号放大电路的示意图；

图3为本发明实施例的一种电离式传感器的结构示意图；

图4为本发明实施例的一种镀膜电极板的剖面示意图；

图5为本发明实施例的一种第一电荷信号的波形示意图；

图6为本发明实施例的从电荷灵敏后置放大子电路输出的电信号与微尘的质量和速度之间的关系示意图。

附图标记说明：

1-输入电容，2-冲击传感器，3-电荷灵敏前置放大子电路，4-电荷灵敏后置放大子电路；

21-偏转电极网，22-镀膜电极板，23-第一绝缘层，24-第二绝缘层，25-保护层，221-金属镀膜，222-去尖端金属基板；

31-结型场效应管，32-第一运算放大器，33-第一直流稳压器，34-第一反馈电容，35-第一反馈电阻，36-限流电阻，37-去耦电容；

41-第二运算放大器，42-第二直流稳压器，43-第二反馈电容，44-第二反馈电阻，45-耦合电容，46-接地电阻，47-第三运算放大器，48-第三直流稳压器，49-第三反馈电容，410-第三反馈电阻。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参见图2,示出一种本发明实施例的微弱脉冲信号放大电路，包括输入电容1、冲击传感器2和电荷灵敏前置放大子电路3，输入电容1的一端和冲击传感器2的一端各自直接与电荷灵敏前置放大子电路3的输入端电连接，冲击传感器2的另一端接地，避免了冲击传感器2通过输入电容1与电荷灵敏前置放大子电路3耦合，防止输入电容1跟随冲击传感器2工作。

电荷灵敏前置放大子电路3的输出端与电荷灵敏后置放大子电路4的输入端电连接，使电荷灵敏后置放大子电路4与电荷灵敏前置放大子电路3级联组成具有分级属性的电荷灵敏放大子电路，相比于具有单级属性的电荷灵敏放大子电路，成倍提高了电荷灵敏放大子电路的放大倍率，提升了电荷灵敏放大子电路的信号放大能力，有助于微尘探测器在保证探测精度的基础上扩大探测微尘的空间范围。

可选地，输入电容1的另一端和电荷灵敏前置放大子电路3的输出端分别可以与控制器电连接，在冲击传感器2处于第一空闲状态下，控制器将交流脉冲信号输出至输入电容1，在交流脉冲信号的作用下，输入电容1进入工作状态，工作状态适于输入电容1接收交流脉冲信号、将交流脉冲信号转换为第二电荷信号后以及输出第二电荷信号至电荷灵敏前置放大子电路3的输入端，通过第二电荷信号对前述具有分级属性的电荷灵敏放大子电路进行性能测试，在防止冲击传感器2对输入电容1产生信号干扰的基础上，便于预测前述具有分级属性的电荷灵敏放大子电路与冲击传感器2相适配，提升了输入电容1工作的独立性和微弱脉冲信号放大电路的可靠性。

当冲击传感器2从第一空闲状态进入探测状态时，控制器停止输出交流脉冲信号至输入电容1，使输入电容1从工作状态进入第二空闲状态，以便冲击传感器2直接输出第一电荷信号至电荷灵敏前置放大子电路3的输入端，使前述具有分级属性的电荷灵敏放大子电路对第一电荷信号进行放大处理，提升了微弱脉冲信号放大电路的可靠性。

需要指出的是，第一空闲状态是指冲击传感器2未受到微尘撞击时的状态，探测状态是指冲击传感器2在微尘撞击下产生第一电荷信号且输出第一电荷信号至电荷灵敏前置放大子电路3的状态，第二空闲状态是指输入电容1防止输出第二电荷信号至电荷灵敏前置放大子电路3的状态，工作状态是指输入电容1在交流脉冲信号作用下产生第二电荷信号且输出第二电荷信号至电荷灵敏前置放大子电路3的状态。

可选地，输入电容1的电容量接近或等于冲击传感器2的电容量，确保了输入电容1的电容量与冲击传感器2的电容量差异更小，相比于输入电容1的电容量与冲击传感器2的电容量差异明显化，通过输入电容1更准确地对冲击传感器2的探测状态进行模拟，降低了第二电荷信号的噪音，提高了第二电荷信号的信噪比，有助于提升测试电荷灵敏前置放大子电路3的工作点及放大倍率等性能指标的准确性。

可选地，冲击传感器2为电离式传感器，电离式传感器的电容量大于或等于2皮法且小于或等于200皮法，防止电离式传感器的电容量超出2皮法至200皮法的范围，使电荷灵敏前置放大子电路3的性能更好的适配于电离式传感器，以保证电离式传感器直接与电荷灵敏前置放大子电路3耦合工作的可靠性，例如，电离式传感器的电容量为2皮法或者6皮法或者200皮法。

以电离式传感器的电容量为6皮法为例，输入电容1的电容量等于5.3皮法或者6.2皮法，表明输入电容1的电容量接近电离式传感器的电容量。

可选地，参见图3，示出了一种本发明实施例的电离式传感器，电离式传感器包括偏转电极网21、镀膜电极板22、第一绝缘层23、第二绝缘层24和保护层25，偏转电极网21与第一绝缘层23呈平行相对设置且形成放电空间，镀膜电极板22夹在第一绝缘层23和第二绝缘层24之间，第二绝缘层24贴合在保护层25上，例如，偏转电极网21为镍网板，镍网板的透过率为80％，以便处于高速运动状态的微尘从镍网板进入放电空间，镀膜电极板22的电容量等于5皮法。

通过第一绝缘层23防止在放电空间形成局部电弧光，镀膜电极板22处在第一绝缘层23与第二绝缘层24形成的绝缘夹层中，有助于为镀膜电极板22抑制外部电场干扰，通过保护层25为第二绝缘层24提供防损伤保护，有助于延长电离式传感器的使用寿命。

偏转电极网21接地，镀膜电极板22与电荷灵敏前置放大子电路3的输入端电连接，例如，偏转电极网21的一端与交流电源的一端电连接，偏转电极网21的另一端接地，镀膜电极板22的一端与交流电源的另一端电连接，镀膜电极板22的另一端与输入电容1的一端并联在电荷灵敏前置放大子电路的输入端。

可选地，直流电源的负极与偏转电极网21电连接，直流电源的正极与镀膜电极板22电连接，在直流电源将直流高压施加给偏转电极网21和镀膜电极板22的过程中，因处于高速运动状态的微尘从偏转电极网21进入放电空间，而在放电空间产生等离子体，从而，在偏转电极网21和镀膜电极板22上形成第一电荷信号。

可选地，参见图4，示出了一种本发明实施例的镀膜电极板22，镀膜电极板22包括金属镀膜221和去尖端金属基板222，金属镀膜221包覆在去尖端金属基板222外，金属镀膜221具备良好的导电均匀性和高密度性，去尖端金属基板222上无尖端，防止引发尖端放电，例如，金属镀膜221的材质为钨或者金或者铂金或者铱或者铑等具有高密度的金属材料，金属镀膜221产生电荷量随密度增大，采用具有高密度的金属镀膜形成在去尖端金属基板222外，有助于在镀膜电极板22上增强第一电荷信号。

金属镀膜221的厚度大于或等于0.01微米且小于或等于0.1微米，防止金属镀膜221的厚度超出0.01微米至0.1微米的范围，有效平衡了金属镀膜221对易成型和薄型化两方面的要求，有助于节省材料，降低成本，例如，金属镀膜221的厚度为0.01微米或者0.05微米或者0.1微米。

以金属镀膜221的厚度为0.01为例，通过静电微尘加速装置制造质量范围在10^-15g<m<10^-10g范围且速度范围在1km/s<v<50km/s范围的铁粉，该铁粉作为微尘输入电离式传感器，针对m＝1.1×10^-11g且v＝8.2km/s的微尘，参见图5，示出了一种本发明实施例的从偏转电极网21和镀膜电极板22分别输出的第一电荷信号，其中，接近0.22的曲线代表来源于偏转电极网21的第一电荷信号，接近0.00的曲线代表来源于镀膜电极板22的第一电荷信号。

去尖端金属基板222的面积大于或等于4平方厘米且小于或等于150平方厘米，防止去尖端金属基板222的面积超出4平方厘米至150平方厘米的范围，更有利于小型化去尖端金属基板222，有助于节省材料，降低成本，例如，去尖端金属基板222是采用经过削磨和抛光等工艺处理后的光滑铝板，该光滑铝板呈正方形，该光滑铝板的边长为2.5厘米。

可选地，电荷灵敏前置放大子电路3包括结型场效应管31、第一运算放大器32、第一直流稳压器33、第一反馈电容34、第一反馈电阻35、限流电阻36和去耦电容37，结型场效应管31的栅极设为电荷灵敏前置放大子电路3的输入端，使结型场效应管31的栅极分别与输入电容1和冲击传感器2电连接，结型场效应管31的漏极与第一运算放大器32的反相输入端电连接，结型场效应管31的源极与第一运算放大器32的同相输入端电连接，例如，结型场效应管31的型号为IF3601，第一运算放大器32的型号为A250。

第一运算放大器32的同相输入端接地，第一运算放大器32的正极端与第一直流稳压器33的正极端电连接，第一运算放大器32的负极端与第一直流稳压器33的负极端电连接，第一运算放大器32的输出端通过并联后的第一反馈电容34和第一反馈电阻35与结型场效应管31的栅极电连接，例如，第一反馈电容34的电容值为0.25皮法，第一反馈电阻35的阻值为1G欧姆。

结型场效应管31具有驱动功率小、响应速度快和工作频率高等特性，有助于降低信号噪音，结型场效应管31与第一运算放大器32组成级联放大网络，通过第一直流稳压器33为第一运算放大器32降低负极端的电压，使第一运算放大器32的电压低于正极端的电压，保证了前置放大子电路处于正常的工作点，第一反馈电容34和第一反馈电阻35组成第一反馈网络，通过第一反馈网络为级联放大网络降低高频增益和限制放大倍率，抑制高频干扰，防止振荡，相比于第一反馈网络并联在第一运算放大器32的反相输入端和输出端，提升了第一反馈网络的利用率。

限流电阻36的一端与第一运算放大器32的输出端电连接，限流电阻36的另一端通过去耦电容37接地，限流电阻36与去耦电容37之间的公共端为第一阻容耦合端，第一阻容耦合端设为电荷灵敏前置放大子电路3的输出端。

可选地，去耦电容37与限流电阻36组成低通滤波支路，低通滤波支路的通带截止频率大于或等于200Hz且小于或等于10MHz，防止低通滤波支路的通带截止频率超出200Hz至10MHz的范围，在第一运算放大器32之后，针对频率比低通滤波支路的通带截止频率高的高频信号增强了抑制性能，有助于提升电荷灵敏前置放大子电路3抗高频信号干扰能力，有助于提升电荷灵敏前置放大子电路3的信号放大能力，从而，有助于电荷灵敏前置放大子电路3的性能更好的适配于电离式传感器，例如，低通滤波支路的通带截止频率处在500Hz至2MHz的范围。

电荷灵敏后置放大子电路4的输入端与第一阻容耦合端电连接，通过限流电阻36对第一运算放大器32与电荷灵敏后置放大子电路4进行耦合，使限流电阻36在第一运算放大器32与电荷灵敏后置放大子电路4之间限流，通过限流电阻36与去耦电容37组成的低频滤波支路，在第一运算放大器32与电荷灵敏后置放大子电路4之间滤波，提升了限流电阻36的利用率，利用第一阻容耦合端，简化了限流电阻36、去耦电容37和电荷灵敏后置放大子电路4之间的电连接方式。

可选地，电荷灵敏后置放大子电路4包括第二运算放大器41、第二直流稳压器42、第二反馈电容43和第二反馈电阻44，第二运算放大器41的反相输入端设为电荷灵敏后置放大子电路4的输入端，第二运算放大器41的同相输入端接地，第二运算放大器41的正极端与第二直流稳压器42的正极端电连接，第二运算放大器41的负极端与第二直流稳压器42的负极端电连接，第二运算放大器41的输出端通过并联后的第二反馈电容43和第二反馈电阻44与第二运算放大器41的反相输入端电连接。

通过第二直流稳压器42为第二运算放大器41降低负极端的电压，使第二运算放大器41负极端的电压低于正极端的电压，保证了电荷灵敏后置放大子电路4处于正常的工作点，第二反馈电容43与第二反馈电阻44组成第二反馈网络，通过第二反馈网络为第二运算放大器41降低高频增益和限制放大倍率，抑制高频干扰，防止振荡，有助于提升电荷灵敏后置放大子电路4的稳定性。

可选地，第二运算放大器41的型号与第一运算放大器32的型号相同，第二直流稳压器42的型号与第一直流稳压器33的型号相同，第二反馈电容43的电容值与第一反馈电容34的电容值相等，第二反馈电阻44的阻值与第一反馈电阻35的阻值相等。

可选地，电荷灵敏后置放大子电路4包括耦合电容45、接地电阻46、第三运算放大器47、第三直流稳压器48、第三反馈电容49和第三反馈电阻410，耦合电容45的一端与第二运算放大器41的输出端电连接，耦合电容45的另一端通过接地电阻46接地，耦合电容45与接地电阻46之间的公共端为第二阻容耦合端，第二阻容耦合端与第三运算放大器47的反相输入端电连接。

通过耦合电容45对第二运算放大器41与第三运算放大器47进行耦合，使耦合电容45在第二运算放大器41与第三运算放大器47之间阻隔直流信号，通过耦合电容45与接地电阻46组成的高通滤波支路，在第二运算放大器41与第三运算放大器47之间滤波，提升了耦合电容45的利用率，利用第二阻容耦合端，简化了耦合电容45、接地电阻46和第三运算放大器47之间的电连接方式。

第三运算放大器47的同相输入端接地，第三运算放大器47的正极端与第三直流稳压器48的正极端电连接，第三运算放大器47的负极端与第三直流稳压器48的负极端电连接，第三运算放大器47的输出端通过并联后的第三反馈电容49和第三反馈电阻410与第三运算放大器47的反相输入端电连接。

通过第三直流稳压器48为第三运算放大器47降低负极端的电压，使第三运算放大器47负极端的电压低于正极端的电压，保证了电荷灵敏后置放大子电路4处于正常的工作点，第三反馈电容49与第三反馈电阻410组成第三反馈网络，通过第三反馈网络为第三运算放大器47降低高频增益和限制放大倍率，抑制高频干扰，防止振荡，有助于提升电荷灵敏后置放大子电路4的稳定性和信号放大能力。

可选地，耦合电容45的电容值与去耦电容37的电容值相等，接地电阻46的阻值与限流电阻36的阻值相等，第三运算放大器47的型号与第一运算放大器32的型号相同，第三直流稳压器48的型号与第一直流稳压器33的型号相同，第三反馈电容49的电容值与第一反馈电容34的电容值相等，第三反馈电阻410的阻值与第一反馈电阻35的阻值相等。

可选地，接地电阻46与耦合电容45组成高通滤波支路，高通滤波支路的通带截止频率大于或等于200Hz且小于或等于10MHz，防止高通滤波支路的通带截止频率超出200Hz至10MHz的范围，在第二运算放大器41和第三运算放大器47之间，针对频率比高通滤波支路的通带截止频率低的低频信号增强了抑制性能，提升了电荷灵敏后置放大子电路4抗低频信号干扰能力，有助于提升电荷灵敏后置放大子电路4的信号放大能力，从而，有助于电荷灵敏后置放大子电路4的性能良好的适配于电离式传感器，例如，高通滤波支路的通带截止频率与低通滤波支路的通带截止频率相同，高通滤波支路的通带截止频率等于500Hz或者1MHz或者2MHz。

参见图6，示出了一种本发明实施例的从电荷灵敏后置放大子电路4输出的电信号与微尘的质量和速度之间的关系，该电信号与微尘的质量和速度之间的关系可以表示为：Q＝α×m×v^β，其中，Q代表前述电信号的总电荷量，α代表第一系数，m代表微尘的质量，v代表微尘的速度，β代表第二系数。

本发明还提供一种微尘探测器，包括金属壳体和微弱脉冲信号放大电路板，金属壳体呈中空，微弱脉冲信号放大电路板固定在金属壳体中，通过金属壳体为微弱脉冲信号放大电路板扩展了防损伤能力和电磁屏蔽能力，有助于提升微尘探测器的使用寿命和电磁屏蔽性能，例如，金属壳体为铝合金筒或者铁箱。

微弱脉冲信号放大电路板，包括金属电路板和以上所述的微弱脉冲信号放大电路，微弱脉冲信号放大电路为多路，多路微弱脉冲信号放大电路均集成在金属电路板上，任意两路微弱脉冲信号放大电路呈隔离状态，相比于一路微弱脉冲信号放大电路集成在PCB电路板上，通过金属电路板对多路微弱脉冲信号放大电路进行隔离，提升了金属电路板的空间利用率，提升了微弱脉冲信号放大电路板的电磁屏蔽、信号放大和散热等性能，微尘探测器在保证探测精度的基础上扩大探测微尘的空间范围，例如，金属电路板的材质为铝、钛合金、铜和不锈钢中的任一种，微弱脉冲信号放大电路为14路，14路微弱脉冲信号放大电路在金属电路板上呈2行7列的长方形布设，或者，微弱脉冲信号放大电路为16路，16路微弱脉冲信号放大电路在金属电路板上呈4行4列的正方形布设。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。