反射式小型光学电场传感器的应用案例

实验名称：电压放大器在反射式小型光学电场传感器中的应用

实验目的：为了同时实现对直流电场、交变电场和瞬态电场的测量,通过琼斯矩阵计算，建立基于泡克尔效应的反射式光学电场传感探头的理论传感模型，分析锭酸锂晶体长度、晶体切型、温度以及封装应力对探头传感性能的影响。

实验设备：函数发生器、电压放大器( Aigtek,ATA-7030)、电极板、光源、保偏环形器、光电探测器、数据采集卡、LabVIEW信号分析显示软件、探头组成。

实验过程：

交变电场实验：

系统运行原理如下:函数发生器产生一个频率和幅值可调的电压信号,电压放大器将该信号放大0~1000倍后导入电极板产生交变电场,探头经Pockels效应转换电场信息为光强,再由光电探测器转换为电压,采集卡同时采集电压放大器缩小1000倍后的参考电压和光电探测器的输出电压,经LabVIEW软件分析后显示电压信号。

 

交变电场实验装置

设置函数发生器发出频率为10、5 000 Hz,幅值为3V的方波,电压放大器放大1000倍,采集到的方波信号波形如图所示.图中,ARer为参考信号幅值,AoEs为探头测得信号幅值.可以看出，随着频率的增大,表征参考信号的波形曲线Ref出现失真,这是由电压放大器性能导致的,而表征探头实测信号的波形曲线OES与输出Ref波形一致.由此可知,探测信号真实反映了实际电场信号.

实验结果：

AoEs与电场强度E的关系曲线可以看出,探头对不同频率下电场的响应幅值均随电场强度的增大而线性增大，且 10~5000 Hz范围内的线性趋势基本一致.不同频率下测量幅值-电场强度曲线差异初步分析可能由系统误差造成,包括光电探测器在不同频率下的光电转换效率差异、不同频率下电压放大器实际输出电压与参考电压间的差异.

 

综上所述，反射式小型光学电场传感器在场强[0.7，105.0] kV/m下对ms 级交流电场具有较好的线性响应。

电压放大器ATA-7030参数指标：

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审核编辑：汤梓红