實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：雙晶補(bǔ)償電場(chǎng)傳感器溫度特性試驗(yàn)

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>針對(duì)電場(chǎng)傳感器小型化需求，提出共路鈮酸鋰電場(chǎng)傳感方案，試驗(yàn)獲取了共路傳感器基本特性，同時(shí)校準(zhǔn)了電場(chǎng)傳感器時(shí)域響應(yīng)和頻域響應(yīng)特性。針對(duì)電場(chǎng)傳感器在寬溫濕區(qū)長(zhǎng)期使用的需求，通過(guò)分析溫度對(duì)傳感器精度的影響機(jī)制，提出了雙晶補(bǔ)償電場(chǎng)傳感器和Z軸通光電場(chǎng)傳感器，開(kāi)展溫度試驗(yàn)獲取了傳感器寬溫區(qū)適應(yīng)性，同時(shí)開(kāi)展?jié)穸仍囼?yàn)獲取了傳感器寬濕區(qū)適應(yīng)性。最后將溫濕度穩(wěn)定性良好的強(qiáng)電場(chǎng)傳感器應(yīng)用于多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以驗(yàn)證電場(chǎng)傳感器性能。

　　測(cè)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(shí)驗(yàn)過(guò)程：

　　電場(chǎng)幅值大、頻率范圍寬的電場(chǎng)發(fā)生裝置獲得較為困難，本文通過(guò)組合兩種不同高低頻電場(chǎng)信號(hào)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(hào)，通過(guò)高壓放大器產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，使用頻域校準(zhǔn)的方法獲取電場(chǎng)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(chǎng)，對(duì)校準(zhǔn)電場(chǎng)和傳感器輸出使用傅里葉變換獲取對(duì)應(yīng)的頻域信號(hào)，計(jì)算獲得頻率響應(yīng)，雷電沖擊時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)后，頻譜主要分布在10kHz-2MHz范圍內(nèi)，因此通過(guò)時(shí)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(chǎng)傳感器10Hz-2MHz范圍內(nèi)頻率響應(yīng)特性。

　　圖：電場(chǎng)傳感器特性試驗(yàn)平臺(tái)

　　①10Hz-20kHz范圍頻率響應(yīng)

　　基于圖2.11所示電場(chǎng)傳感器特性試驗(yàn)平臺(tái)，采用頻率校準(zhǔn)方法測(cè)量電場(chǎng)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(hào)，調(diào)節(jié)正弦信號(hào)頻率從10Hz上升至20kHz，同時(shí)采集正弦輸入信號(hào)和傳感器的輸出信號(hào)。

　　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(chǎng)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(dòng)小于0.42dB，相位差小于8.01°，試驗(yàn)結(jié)果表明共路電場(chǎng)傳感器在10Hz-20kHz范圍內(nèi)具有良好的頻率響應(yīng)。

　?、?0kHz-1MHz范圍頻率響應(yīng)

　　基于電場(chǎng)傳感器特性試驗(yàn)平臺(tái)，采用時(shí)域的方法測(cè)量電場(chǎng)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(chǎng)，記錄施加電場(chǎng)和傳感器輸出波形，使用傅里葉變換獲取對(duì)應(yīng)的頻域信號(hào)，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(chǎng)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(dòng)小于2.12dB，相位差小于51.9°，當(dāng)頻率小于500kHz時(shí)，傳感器響應(yīng)保持一致，基本為一條直線；當(dāng)頻率超過(guò)500kHz時(shí)，由于存在若干個(gè)壓電諧振頻點(diǎn)導(dǎo)致振幅比和相位差出現(xiàn)波動(dòng)。

　　實(shí)驗(yàn)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(chǎng)傳感器在10Hz-500kHz頻率范圍內(nèi)，傳感器幅頻響應(yīng)的波動(dòng)小于3dB，頻率響應(yīng)保持穩(wěn)定。

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