實驗名稱:

電壓放大器在反射式小型光學(xué)電場傳感器中的應(yīng)用

實驗?zāi)康?

為了同時實現(xiàn)對直流電場、交變電場和瞬態(tài)電場的測量,通過瓊斯矩陣計算，建立基于泡克爾效應(yīng)的反射式光學(xué)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(yīng)力對探頭傳感性能的影響。

實驗設(shè)備:

函數(shù)發(fā)生器、電壓放大器( Aigtek,ATA-7030)、電極板、光源、保偏環(huán)形器、光電探測器、數(shù)據(jù)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(tǒng)運行原理如下，函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個頻率和幅值可調(diào)的電壓信號，電壓放大器將該信號放大0~1000倍后導(dǎo)入電極板產(chǎn)生交變電場，探頭經(jīng)Pockels效應(yīng)轉(zhuǎn)換電場信息為光強，再由光電探測器轉(zhuǎn)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(jīng)LabVIEW軟件分析后顯示電壓信號。

設(shè)置函數(shù)發(fā)生器發(fā)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(xiàn)失真，這是由電壓放大器性能導(dǎo)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(jié)果:

AoEs與電場強度E的關(guān)系曲線可以看出，探頭對不同頻率下電場的響應(yīng)幅值均隨電場強度的增大而線性增大，且 10~5000 Hz范圍內(nèi)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(tǒng)誤差造成，包括光電探測器在不同頻率下的光電轉(zhuǎn)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。

綜上所述，反射式小型光學(xué)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(yīng)。

電壓放大器ATA-7030參數(shù)指標：

注：本實驗文章引用自知網(wǎng)論文《反射式小型光學(xué)電場傳感器》