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(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)小型(xing)化需求，提出(chu)共路鈮酸鋰電(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)方案(an)，試(shi)驗(yan)獲取了共路傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)基本特性(xing)，同(tong)(tong)時校準了電(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)時域(yu)響應(ying)(ying)和頻域(yu)響應(ying)(ying)特性(xing)。針對電(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)在寬溫(wen)(wen)濕區長期使用(yong)的(de)需求，通過分析溫(wen)(wen)度(du)對傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)精(jing)度(du)的(de)影響機制，提出(chu)了雙晶補償電(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)和Z軸通光電(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)，開展(zhan)溫(wen)(wen)度(du)試(shi)驗(yan)獲取了傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)寬溫(wen)(wen)區適應(ying)(ying)性(xing)，同(tong)(tong)時開展(zhan)濕度(du)試(shi)驗(yan)獲取了傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)寬濕區適應(ying)(ying)性(xing)。最后將溫(wen)(wen)濕度(du)穩定性(xing)良好的(de)強電(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)應(ying)(ying)用(yong)于多(duo)次現場(chang)試(shi)驗(yan)以驗(yan)證電(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)(qi)(qi)性(xing)能(neng)。

　　測試設備：任意函(han)數發生器、功率放大器、沖擊電(dian)壓發生器、分壓器、示(shi)波器、平板(ban)電(dian)極等(deng)。

　　實驗過程：

　　電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)幅值大、頻(pin)(pin)(pin)率(lv)范圍寬(kuan)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)發生(sheng)(sheng)裝(zhuang)置獲得(de)較為困(kun)難(nan)，本(ben)文通(tong)過(guo)組合兩種不同高(gao)低(di)頻(pin)(pin)(pin)電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)信(xin)號(hao)(hao)(hao)發生(sheng)(sheng)裝(zhuang)置作為寬(kuan)頻(pin)(pin)(pin)源(yuan)，寬(kuan)頻(pin)(pin)(pin)源(yuan)1：使用任意函(han)數發生(sheng)(sheng)器(qi)(qi)產生(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)10Hz-20kHz的(de)小幅值正弦信(xin)號(hao)(hao)(hao)，通(tong)過(guo)高(gao)壓放大器(qi)(qi)產生(sheng)(sheng)強電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)，使用頻(pin)(pin)(pin)域(yu)校準的(de)方(fang)法(fa)獲取電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)傳(chuan)感器(qi)(qi)該頻(pin)(pin)(pin)段頻(pin)(pin)(pin)率(lv)響應(ying)特性；寬(kuan)頻(pin)(pin)(pin)源(yuan)2：使用雷電(dian)(dian)(dian)(dian)沖(chong)擊發生(sheng)(sheng)器(qi)(qi)產生(sheng)(sheng)陡(dou)波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)，對校準電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)和傳(chuan)感器(qi)(qi)輸出使用傅(fu)里葉變換獲取對應(ying)的(de)頻(pin)(pin)(pin)域(yu)信(xin)號(hao)(hao)(hao)，計(ji)算獲得(de)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)響應(ying)，雷電(dian)(dian)(dian)(dian)沖(chong)擊時域(yu)信(xin)號(hao)(hao)(hao)轉換為頻(pin)(pin)(pin)域(yu)信(xin)號(hao)(hao)(hao)后(hou)，頻(pin)(pin)(pin)譜主要分布在(zai)10kHz-2MHz范圍內(nei)，因此通(tong)過(guo)時域(yu)校準的(de)方(fang)法(fa)可以獲取傳(chuan)感器(qi)(qi)該頻(pin)(pin)(pin)段頻(pin)(pin)(pin)率(lv)響應(ying)特性，最后(hou)拼接獲得(de)強電(dian)(dian)(dian)(dian)場(chang)(chang)(chang)傳(chuan)感器(qi)(qi)10Hz-2MHz范圍內(nei)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)響應(ying)特性。

　　圖：電場傳感器特性試(shi)驗平臺(tai)

　　①10Hz-20kHz范圍頻率(lv)響應(ying)

　　基于圖(tu)2.11所示電(dian)(dian)(dian)場傳感(gan)器特性試驗平臺(tai)，采用頻率校(xiao)準方(fang)法(fa)測量電(dian)(dian)(dian)場傳感(gan)器在10Hz-20kHz范圍(wei)的(de)頻率響(xiang)應，采用任意函數發生器和高壓(ya)放大器的(de)組(zu)合電(dian)(dian)(dian)壓(ya)源在平板電(dian)(dian)(dian)極施加幅值2kV正弦波信號(hao)(hao)(hao)，調節正弦信號(hao)(hao)(hao)頻率從10Hz上升至(zhi)20kHz，同時采集正弦輸(shu)入信號(hao)(hao)(hao)和傳感(gan)器的(de)輸(shu)出信號(hao)(hao)(hao)。

　　圖2：10Hz-20kHz范(fan)圍(wei)的頻(pin)率響應（頻(pin)率以10kHz作為參考）

　　圖(tu)2描(miao)述強電(dian)場傳(chuan)感器10Hz-20kHz范圍(wei)的頻率響應(ying)，傳(chuan)感器響應(ying)基本為一(yi)條平坦直線(xian)，振(zhen)幅比波動小于0.42dB，相位差(cha)小于8.01°，試驗結果表明(ming)共路電(dian)場傳(chuan)感器在10Hz-20kHz范圍(wei)內具有(you)良好的頻率響應(ying)。

　　②10kHz-1MHz范圍頻率(lv)響應

　　基于電(dian)(dian)(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)特(te)性(xing)(xing)試驗(yan)平臺(tai)，采(cai)用(yong)時域的方法(fa)測量電(dian)(dian)(dian)場(chang)傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)在10kHz-1MHz范圍(wei)的頻率響應，使(shi)(shi)用(yong)多參數沖(chong)(chong)擊發生(sheng)產(chan)(chan)生(sheng)峰值3kV雷電(dian)(dian)(dian)沖(chong)(chong)擊電(dian)(dian)(dian)壓，施(shi)加在平板(ban)電(dian)(dian)(dian)極(ji)產(chan)(chan)生(sheng)沖(chong)(chong)擊校準電(dian)(dian)(dian)場(chang)，記錄施(shi)加電(dian)(dian)(dian)場(chang)和傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)輸出(chu)波形(xing)，使(shi)(shi)用(yong)傅里葉(xie)變換獲取對應的頻域信號，進一步處理(li)獲得傳(chuan)(chuan)感(gan)器(qi)該頻段頻率響應特(te)性(xing)(xing)。

　　圖3：10kHz-1MHz范(fan)圍的頻(pin)率響應（頻(pin)率以10kHz作為參考(kao)）

　　圖3描述(shu)強電場傳感器(qi)10kHz-1MHz范圍的頻(pin)率(lv)(lv)響(xiang)應，在(zai)(zai)10kHz-500kHz頻(pin)率(lv)(lv)范圍內，振(zhen)幅比波動(dong)(dong)小于2.12dB，相位(wei)差小于51.9°，當(dang)(dang)頻(pin)率(lv)(lv)小于500kHz時，傳感器(qi)響(xiang)應保持一(yi)致，基本(ben)為(wei)一(yi)條直(zhi)線(xian)；當(dang)(dang)頻(pin)率(lv)(lv)超過500kHz時，由于存在(zai)(zai)若干個壓電諧(xie)振(zhen)頻(pin)點(dian)導致振(zhen)幅比和相位(wei)差出(chu)現波動(dong)(dong)。

　　實驗結果：

　　綜合(he)10Hz-20kHz和10kHz-1MHz范圍(wei)內(nei)傳(chuan)感器(qi)的頻(pin)率(lv)響(xiang)(xiang)應特性(xing)，得到(dao)共路強電場傳(chuan)感器(qi)在10Hz-500kHz頻(pin)率(lv)范圍(wei)內(nei)，傳(chuan)感器(qi)幅頻(pin)響(xiang)(xiang)應的波動小于(yu)3dB，頻(pin)率(lv)響(xiang)(xiang)應保持穩定(ding)。

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