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大氣電場儀中相敏檢波器電路原理分析及其設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2012-03-18 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

 常用的波器有兩種:一種由變壓器和二極管橋組成,這種體積大,穩(wěn)定性差;另一種則由模擬乘法器構(gòu)成,性能上得到了很大提高,但價(jià)格高,調(diào)試麻煩。為此,在研制儀的過程中,根據(jù)儀探頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和測試中對(duì)檢波器的要求,利用光電開關(guān)、四通道模擬開關(guān)和運(yùn)放組合一種結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定的波器。同時(shí),為了對(duì)電場信號(hào)的極性進(jìn)行有效可靠的鑒別,根據(jù)波理論,將通過調(diào)整光電開關(guān)的設(shè)置位置,保證感應(yīng)電壓信號(hào)與同步脈沖信號(hào)同相,以獲得最大整流輸出,從而準(zhǔn)確辨別被測電場極性。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/160944.htm

  1 相敏檢波

  大氣電場儀傳感器探頭如圖1所示,動(dòng)片與小葉片形狀相似,且上下位置對(duì)應(yīng)一致,均固定在電機(jī)軸上,由無刷電機(jī)帶動(dòng)按一定的頻率同時(shí)旋轉(zhuǎn)。感應(yīng)片為分離的四片,相對(duì)的兩片為一組,分為A,B兩組,每組的形狀與動(dòng)片完全相同,動(dòng)片和感應(yīng)片均選用黃銅材料制成。

  


  1.1 感應(yīng)的微弱電壓信號(hào)與同步脈沖信號(hào)

  當(dāng)探頭中的電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)片和小葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)片上產(chǎn)生了交流感應(yīng)電流信號(hào),該交流電流信號(hào)經(jīng)I-V轉(zhuǎn)換后,得到交流感應(yīng)電壓信號(hào)V1(t),在一個(gè)周期T內(nèi)其表達(dá)式為:

  

  式中:I為電場儀探頭輸出的感應(yīng)電流信號(hào)的幅度;R,C分別為I-V轉(zhuǎn)換電路的反饋電阻和反饋電容;T為動(dòng)片暴露和遮擋感應(yīng)片A或B一次的時(shí)間;VRC為t=T/2時(shí)感應(yīng)電壓信號(hào)的等效幅度;K為一常數(shù),

  在動(dòng)片轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí),小葉片按同樣的頻率ω周期,通過光電開關(guān)的凹槽,發(fā)光二極管的光路被周期切斷或通過,使光電三極管處于導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài),因此,在第一個(gè)周期T內(nèi),同步脈沖信號(hào)為Vc(t),其表達(dá)式為:

  

  經(jīng)對(duì)電路實(shí)驗(yàn)證明,此檢波電路能很好地濾除諧波成分,同時(shí),通過觀察濾波之后直流電壓的正負(fù),可以辨別出被測電場極性。實(shí)際電路中運(yùn)放A1,A2均選用的是雙電源運(yùn)放OP07DP。

  1.3 相敏檢波電路工作

  假如電場儀探頭處于正電場中,探頭的感應(yīng)電壓信號(hào)V1(t)和同步信號(hào)VC(t)分別經(jīng)圖3的檢波器輸入。

  

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