實驗名稱：雙晶補償電場傳感器溫度特性試驗

實驗目的：針對電場傳感器小型化需求，提出共路鈮酸鋰電場傳感方案，試驗獲取了共路傳感器基本特性，同時校準了電場傳感器時域響應和頻域響應特性。針對電場傳感器在寬溫濕區(qū)長期使用的需求，通過分析溫度對傳感器精度的影響機制，提出了雙晶補償電場傳感器和Z軸通光電場傳感器，開展溫度試驗獲取了傳感器寬溫區(qū)適應性，同時開展?jié)穸仍囼灚@取了傳感器寬濕區(qū)適應性。最后將溫濕度穩(wěn)定性良好的強電場傳感器應用于多次現(xiàn)場試驗以驗證電場傳感器性能。

測試設備：任意函數(shù)發(fā)生器、功率放大器、沖擊電壓發(fā)生器、分壓器、示波器、平板電極等。

實驗過程：

電場幅值大、頻率范圍寬的電場發(fā)生裝置獲得較為困難，本文通過組合兩種不同高低頻電場信號發(fā)生裝置作為寬頻源，寬頻源1：使用任意函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生頻率10Hz-20kHz的小幅值正弦信號，通過高壓放大器產(chǎn)生強電場，使用頻域校準的方法獲取電場傳感器該頻段頻率響應特性；寬頻源2：使用雷電沖擊發(fā)生器產(chǎn)生陡波電場，對校準電場和傳感器輸出使用傅里葉變換獲取對應的頻域信號，計算獲得頻率響應，雷電沖擊時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號后，頻譜主要分布在10kHz-2MHz范圍內(nèi)，因此通過時域校準的方法可以獲取傳感器該頻段頻率響應特性，最后拼接獲得強電場傳感器10Hz-2MHz范圍內(nèi)頻率響應特性。

圖：電場傳感器特性試驗平臺

①10Hz-20kHz范圍頻率響應

基于圖2.11所示電場傳感器特性試驗平臺，采用頻率校準方法測量電場傳感器在10Hz-20kHz范圍的頻率響應，采用任意函數(shù)發(fā)生器和高壓放大器的組合電壓源在平板電極施加幅值2kV正弦波信號，調(diào)節(jié)正弦信號頻率從10Hz上升至20kHz，同時采集正弦輸入信號和傳感器的輸出信號。

圖2：10Hz-20kHz范圍的頻率響應（頻率以10kHz作為參考）

圖2描述強電場傳感器10Hz-20kHz范圍的頻率響應，傳感器響應基本為一條平坦直線，振幅比波動小于0.42dB，相位差小于8.01°，試驗結(jié)果表明共路電場傳感器在10Hz-20kHz范圍內(nèi)具有良好的頻率響應。

②10kHz-1MHz范圍頻率響應

基于電場傳感器特性試驗平臺，采用時域的方法測量電場傳感器在10kHz-1MHz范圍的頻率響應，使用多參數(shù)沖擊發(fā)生產(chǎn)生峰值3kV雷電沖擊電壓，施加在平板電極產(chǎn)生沖擊校準電場，記錄施加電場和傳感器輸出波形，使用傅里葉變換獲取對應的頻域信號，進一步處理獲得傳感器該頻段頻率響應特性。

圖3：10kHz-1MHz范圍的頻率響應（頻率以10kHz作為參考）

圖3描述強電場傳感器10kHz-1MHz范圍的頻率響應，在10kHz-500kHz頻率范圍內(nèi)，振幅比波動小于2.12dB，相位差小于51.9°，當頻率小于500kHz時，傳感器響應保持一致，基本為一條直線；當頻率超過500kHz時，由于存在若干個壓電諧振頻點導致振幅比和相位差出現(xiàn)波動。

實驗結(jié)果：

綜合10Hz-20kHz和10kHz-1MHz范圍內(nèi)傳感器的頻率響應特性，得到共路強電場傳感器在10Hz-500kHz頻率范圍內(nèi)，傳感器幅頻響應的波動小于3dB，頻率響應保持穩(wěn)定。

圖：ATA-4315高壓功率放大器指標參數(shù)

本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續(xù)關注我們。西安安泰電子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)模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。

審核編輯 黃宇