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                  電壓放大器在反射式小型光學電場傳感器中的應用

                  發布:2022-03-14

                  實驗名稱:電壓放大器在反射式小型光學電場傳感器中的應用

                  實驗目的:為了同時實現對直流電場、交變電場和瞬態電場的測量,通過瓊斯矩陣計算,建立基于泡克爾效應的反射式光學電場傳感探頭的理論傳感模型,分析錠酸鋰晶體長度、晶體切型、溫度以及封裝應力對探頭傳感性能的影響。

                  實驗設備:函數發生器、電壓放大( Aigtek,ATA-7030)、電極板、光源、保偏環形器、光電探測器、數據采集卡、LabVIEW信號分析顯示軟件、探頭組成。

                  實驗過程:

                  交變電場實驗:

                  系統運行原理如下:函數發生器產生一個頻率和幅值可調的電壓信號,電壓放大器將該信號放大0~1000倍后導入電極板產生交變電場,探頭經Pockels效應轉換電場信息為光強,再由光電探測器轉換為電壓,采集卡同時采集電壓放大器縮小1000倍后的參考電壓和光電探測器的輸出電壓,經LabVIEW軟件分析后顯示電壓信號。

                  實驗裝置示意圖.png

                  實驗裝置實物圖.png

                  交變電場實驗裝置

                  設置函數發生器發出頻率為10、5 000 Hz,幅值為3V的方波,電壓放大器放大1000倍,采集到的方波信號波形如圖所示.圖中,ARer為參考信號幅值,AoEs為探頭測得信號幅值.可以看出,隨著頻率的增大,表征參考信號的波形曲線Ref出現失真,這是由電壓放大器性能導致的,而表征探頭實測信號的波形曲線OES與輸出Ref波形一致.由此可知,探測信號真實反映了實際電場信號.

                  實驗結果:

                  AoEs與電場強度E的關系曲線可以看出,探頭對不同頻率下電場的響應幅值均隨電場強度的增大而線性增大,且 10~5000 Hz范圍內的線性趨勢基本一致.不同頻率下測量幅值-電場強度曲線差異初步分析可能由系統誤差造成,包括光電探測器在不同頻率下的光電轉換效率差異、不同頻率下電壓放大器實際輸出電壓與參考電壓間的差異.

                  電壓放大器應用電場圖.png方波信號波形圖.png

                  綜上所述,反射式小型光學電場傳感器在場強[0.7,105.0] kV/m下對ms 級交流電場具有較好的線性響應。

                  電壓放大器ATA-7030參數指標:

                   ATA-7030電壓放大器.png

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                  本實驗文章引用自知網論文《反射式小型光學電場傳感器》

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