功率放大器作为信号源与激励元件(例如:超声换能器、电磁线圈等)之间放大信号波的介质,在科学研究中,可以自定义信号发生参数通过功率放大器驱动元件工作,具有可调范围广、稳定性高的优点,节省了实验室自制电路的时间成本,提高实验效率,从而深受广大科研人员的青睐。
本实验使用ATA-3090功率放大器作为信号发生器与电磁线圈之间的桥连装置,将信号发生器发出的信号放大后驱动电磁线圈产生相应的磁场。该套系统设计将用于探究电磁场对生物体的影响,巧妙避开软硬件设计带来的繁杂事项,从而有效提高实验探索进度。
交变电磁线圈的驱动系统如图1所示,主要由信号发生器、功率放大器(Aigtek;ATA-3090,图2所示)以及电磁线圈组成。信号发生器设置电磁线圈的发射参数,例如电压、电流以及频率。输出到功率放大器进行信号的放大,传输给电磁线圈以产生相对应的磁场,电磁线圈由漆包铜丝线圈构成,线圈的直径以及匝数可根据具体实验样本选择。
图1 交变电磁线圈的驱动系统图:1为信号发生器;2为功率放大器;3为电磁线圈。
线圈定制出之后,使用信号发生器设置磁场发射参数,经过功率放大器放大输出,驱动电磁线圈产生磁场。电磁激励系统实物如图3所示。
图3 交变电磁线圈的驱动系统实物图
测试结果:
设置信号发生器参数为50 kHz、3 Vp-p的正弦波输出,设置功率放大器放大倍数25倍。使用高斯计测试电磁线圈产生的磁场强度。测试结果发现:电磁场频率与设置值一致为50 kHz(若改变信号发生器输出频率值,电磁场频率也随之改变),使用示波器观察电磁场的波形,发现信号波形很圆滑,无失真。说明该系统设计可行。
在26℃环境中,将系统开机运行测试,连续运行72 h后,系统仍然正常运转,磁场强度及频率信号没有发生漂移,证明该系统相对较为稳定。