實驗名稱:功率放大器在納米晶軟磁材料高頻磁特性(損耗、磁滯回線、磁致伸縮)測量中的應用
實驗內(nèi)容:利用放大器對信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波、三角波、對稱矩形波與不對稱矩形波等電壓波信號幅值進行調(diào)整放大,使納米晶磁環(huán)內(nèi)部磁通密度達到預期幅值,測量不同磁通密度、激勵頻率、激勵波形下納米晶磁環(huán)的振動與磁化特性。

研究方向:磁性材料磁特性及測量技術(shù)
測試設(shè)備:AFG1062信號發(fā)生器、ATA-3040功率放大器、TPP0201電壓探頭、TBS1152B示波器、SRS6050高頻電流探頭、1A2100型加速度傳感器
實驗過程:
激勵源由信號發(fā)生器產(chǎn)生,通過ArbExpressApplication軟件可編譯生成不同形狀波形的信號;經(jīng)功率放大器(ATA-3040)連接至匝數(shù)比為1:1的變壓器,此處連接變壓器是為了濾除直流信號防止發(fā)生直流偏磁,避免其對測量結(jié)果產(chǎn)生影響;變壓器的副邊連接到被測磁環(huán),其感應電壓可由示波器獲得,而激勵電流可由高頻電流探頭測量得到。記錄i1(t)、u2(t)的數(shù)據(jù),經(jīng)過換算得到磁場強度H(t)與磁通密度B(t)。磁環(huán)的振動特性可由吸附于磁環(huán)表面的1A2100型加速度傳感器測量,其靈敏度與測量范圍分別為100mV/g與±50g。由于實驗測量得到的振動信號不可直接讀取,需要經(jīng)過調(diào)理器將其轉(zhuǎn)換為電壓信號顯示至示波器,因此最后的振動加速度大小為示波器顯示的電壓值除以靈敏度。

實驗結(jié)果:
在對稱矩形波激勵下,磁滯具有對稱性,且隨著占空比的增加,磁滯回線的面積逐漸減小,損耗會逐漸降低。在不對稱矩形波激勵下,當占空比為0.6和0.8時,磁滯回線具有正的直流磁場疊加;當占空比為0.2和0.4時,磁滯回線具有負的直流磁場疊加。
(2)在相同磁密與不同頻率下三角波的振動加速度大于正弦波,但均小于對稱與不對稱矩形波激勵。在對稱矩形波激勵下,磁環(huán)的振動加速度時隨占空比的增大而減小,在占空比為0.2時振動加速度最大,在占空比為1.0是振動最??;且在頻率為4000Hz、6000Hz、8000Hz時下振動幅值是較大的。在不對稱矩形波激勵下,占空比為0.2與占空比為0.8時振動加速度接近且大于占空比為0.4與0.6時的振動加速度。在頻率為6000Hz與8000Hz時,振動加速度最大。

(3)對2000Hz與6000Hz正弦波、三角波、對稱/不對稱矩形波(占空比為0.8)激勵電壓進行快速傅里葉變換,獲取到頻譜圖。由電壓的頻譜圖可以看出,正弦波與三角波電壓信號主要為基頻;矩形波電壓除了基頻外,還有許多的高頻諧波激勵,而且不對稱矩形電壓的高頻諧波激勵更多。所以受高頻諧波激勵電壓的影響,在對稱與不對稱矩形波電壓激勵下,磁環(huán)的振動更加復雜。

Aigtek安泰功率放大器在本次實驗中發(fā)揮的作用:驅(qū)動納米晶磁環(huán)產(chǎn)生激磁信號

西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè),為用戶提供具有競爭力的測試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線,且具有相當規(guī)模的儀器設(shè)備供應商,樣機都支持免費試用。
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