高壓功率放大器在雙晶補(bǔ)償傳感器溫度特性評測中的關(guān)鍵作用

　　實驗名稱：雙晶補(bǔ)償電場傳感器溫度特性試驗

　　實驗?zāi)康模?/strong>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(zhǔn)了電場傳感器時域響應(yīng)和頻域響應(yīng)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(jī)制，提出了雙晶補(bǔ)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(yīng)性，同時開展?jié)穸仍囼灚@取了傳感器寬濕區(qū)適應(yīng)性。最后將溫濕度穩(wěn)定性良好的強(qiáng)電場傳感器應(yīng)用于多次現(xiàn)場試驗以驗證電場傳感器性能。

　　測試設(shè)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(qiáng)電場，使用頻域校準(zhǔn)的方法獲取電場傳感器該頻段頻率響應(yīng)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(zhǔn)電場和傳感器輸出使用傅里葉變換獲取對應(yīng)的頻域信號，計算獲得頻率響應(yīng)，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(zhǔn)的方法可以獲取傳感器該頻段頻率響應(yīng)特性，最后拼接獲得強(qiáng)電場傳感器10Hz-2MHz范圍內(nèi)頻率響應(yīng)特性。

圖：電場傳感器特性試驗平臺

　　①10Hz-20kHz范圍頻率響應(yīng)

　　基于圖2.11所示電場傳感器特性試驗平臺，采用頻率校準(zhǔn)方法測量電場傳感器在10Hz-20kHz范圍的頻率響應(yīng)，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(yīng)（頻率以10kHz作為參考）

　　圖2描述強(qiáng)電場傳感器10Hz-20kHz范圍的頻率響應(yīng)，傳感器響應(yīng)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(yīng)。

　　②10kHz-1MHz范圍頻率響應(yīng)

　　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(yīng)，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(zhǔn)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(yīng)的頻域信號，進(jìn)一步處理獲得傳感器該頻段頻率響應(yīng)特性。

圖3：10kHz-1MHz范圍的頻率響應(yīng)（頻率以10kHz作為參考）

　　圖3描述強(qiáng)電場傳感器10kHz-1MHz范圍的頻率響應(yīng)，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(dāng)頻率小于500kHz時，傳感器響應(yīng)保持一致，基本為一條直線；當(dāng)頻率超過500kHz時，由于存在若干個壓電諧振頻點(diǎn)導(dǎo)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(yīng)特性，得到共路強(qiáng)電場傳感器在10Hz-500kHz頻率范圍內(nèi)，傳感器幅頻響應(yīng)的波動小于3dB，頻率響應(yīng)保持穩(wěn)定。

圖：ATA-4315高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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