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(tài)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(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(fā)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。

設置函數發(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。

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：

注：本實驗文章引用自知網論文《反射式小型光學電場傳感器》