功率放大器在纳米晶软磁材料高频磁特性测量中的应用

实验名称：功率放大器在纳米晶软磁材料高频磁特性（损耗、磁滞回线、磁致伸缩）测量中的应用

实验内容：利用放大器对信号发生器产生的正弦波、三角波、对称矩形波与不对称矩形波等电压波信号幅值进行调整放大，使纳米晶磁环内部磁通密度达到预期幅值，测量不同磁通密度、激励频率、激励波形下纳米晶磁环的振动与磁化特性。

研究方向：磁性材料磁特性及测量技术

测试设备：AFG1062信号发生器、ATA-3040功率放大器、TPP0201电压探头、TBS1152B示波器、SRS6050高频电流探头、1A2100型加速度传感器

实验过程：

激励源由信号发生器产生，通过ArbExpressApplication软件可编译生成不同形状波形的信号；经功率放大器(ATA-3040)连接至匝数比为1:1的变压器，此处连接变压器是为了滤除直流信号防止发生直流偏磁，避免其对测量结果产生影响；变压器的副边连接到被测磁环，其感应电压可由示波器获得，而激励电流可由高频电流探头测量得到。记录i1(t)、u2(t)的数据，经过换算得到磁场强度H(t)与磁通密度B(t)。磁环的振动特性可由吸附于磁环表面的1A2100型加速度传感器测量，其灵敏度与测量范围分别为100mV/g与±50g。由于实验测量得到的振动信号不可直接读取，需要经过调理器将其转换为电压信号显示至示波器，因此最后的振动加速度大小为示波器显示的电压值除以灵敏度。

实验结果：

在对称矩形波激励下，磁滞具有对称性，且随着占空比的增加，磁滞回线的面积逐渐减小，损耗会逐渐降低。在不对称矩形波激励下，当占空比为0.6和0.8时，磁滞回线具有正的直流磁场叠加；当占空比为0.2和0.4时，磁滞回线具有负的直流磁场叠加。

（2）在相同磁密与不同频率下三角波的振动加速度大于正弦波，但均小于对称与不对称矩形波激励。在对称矩形波激励下，磁环的振动加速度时随占空比的增大而减小，在占空比为0.2时振动加速度最大，在占空比为1.0是振动最小；且在频率为4000Hz、6000Hz、8000Hz时下振动幅值是较大的。在不对称矩形波激励下，占空比为0.2与占空比为0.8时振动加速度接近且大于占空比为0.4与0.6时的振动加速度。在频率为6000Hz与8000Hz时，振动加速度最大。

（3）对2000Hz与6000Hz正弦波、三角波、对称/不对称矩形波（占空比为0.8）激励电压进行快速傅里叶变换，获取到频谱图。由电压的频谱图可以看出，正弦波与三角波电压信号主要为基频；矩形波电压除了基频外，还有许多的高频谐波激励，而且不对称矩形电压的高频谐波激励更多。所以受高频谐波激励电压的影响，在对称与不对称矩形波电压激励下，磁环的振动更加复杂。

Aigtek安泰功率放大器在本次实验中发挥的作用：驱动纳米晶磁环产生激磁信号

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