功率放大器作為信號源與激勵元件(例如:超聲換能器、電磁線圈等)之間放大信號波的介質,在科學研究中,可以自定義信號發生參數通過功率放大器驅動元件工作,具有可調范圍廣、穩定性高的優點,節省了實驗室自制電路的時間成本,提高實驗效率,從而深受廣大科研人員的青睞。
本實驗使用ATA-3090功率放大器作為信號發生器與電磁線圈之間的橋連裝置,將信號發生器發出的信號放大后驅動電磁線圈產生相應的磁場。該套系統設計將用于探究電磁場對生物體的影響,巧妙避開軟硬件設計帶來的繁雜事項,從而有效提高實驗探索進度。
交變電磁線圈的驅動系統如圖1所示,主要由信號發生器、功率放大器(Aigtek;ATA-3090,圖2所示)以及電磁線圈組成。信號發生器設置電磁線圈的發射參數,例如電壓、電流以及頻率。輸出到功率放大器進行信號的放大,傳輸給電磁線圈以產生相對應的磁場,電磁線圈由漆包銅絲線圈構成,線圈的直徑以及匝數可根據具體實驗樣本選擇。
圖1 交變電磁線圈的驅動系統圖:1為信號發生器;2為功率放大器;3為電磁線圈。
線圈定制出之后,使用信號發生器設置磁場發射參數,經過功率放大器放大輸出,驅動電磁線圈產生磁場。電磁激勵系統實物如圖3所示。
圖3 交變電磁線圈的驅動系統實物圖
測試結果:
設置信號發生器參數為50 kHz、3 Vp-p的正弦波輸出,設置功率放大器放大倍數25倍。使用高斯計測試電磁線圈產生的磁場強度。測試結果發現:電磁場頻率與設置值一致為50 kHz(若改變信號發生器輸出頻率值,電磁場頻率也隨之改變),使用示波器觀察電磁場的波形,發現信號波形很圓滑,無失真。說明該系統設計可行。
在26℃環境中,將系統開機運行測試,連續運行72 h后,系統仍然正常運轉,磁場強度及頻率信號沒有發生漂移,證明該系統相對較為穩定。
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