Aigtek功率放大器驅(qū)動(dòng)交變電磁線圈的方法設(shè)計(jì)

功率放大器作為信號(hào)源與激勵(lì)元件（例如：超聲換能器、電磁線圈等）之間放大信號(hào)波的介質(zhì)，在科學(xué)研究中，可以自定義信號(hào)發(fā)生參數(shù)通過功率放大器驅(qū)動(dòng)元件工作，具有可調(diào)范圍廣、穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)室自制電路的時(shí)間成本，提高實(shí)驗(yàn)效率，從而深受廣大科研人員的青睞。

本實(shí)驗(yàn)使用ATA-3090功率放大器作為信號(hào)發(fā)生器與電磁線圈之間的橋連裝置，將信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的信號(hào)放大后驅(qū)動(dòng)電磁線圈產(chǎn)生相應(yīng)的磁場(chǎng)。該套系統(tǒng)設(shè)計(jì)將用于探究電磁場(chǎng)對(duì)生物體的影響，巧妙避開軟硬件設(shè)計(jì)帶來的繁雜事項(xiàng)，從而有效提高實(shí)驗(yàn)探索進(jìn)度。

交變電磁線圈的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖1所示，主要由信號(hào)發(fā)生器、功率放大器（Aigtek；ATA-3090，圖2所示）以及電磁線圈組成。信號(hào)發(fā)生器設(shè)置電磁線圈的發(fā)射參數(shù)，例如電壓、電流以及頻率。輸出到功率放大器進(jìn)行信號(hào)的放大，傳輸給電磁線圈以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)，電磁線圈由漆包銅絲線圈構(gòu)成，線圈的直徑以及匝數(shù)可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)樣本選擇。

圖1  交變電磁線圈的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖：1為信號(hào)發(fā)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(hào)發(fā)生器設(shè)置磁場(chǎng)發(fā)射參數(shù)，經(jīng)過功率放大器放大輸出，驅(qū)動(dòng)電磁線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。電磁激勵(lì)系統(tǒng)實(shí)物如圖3所示。 

圖3  交變電磁線圈的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)物圖

測(cè)試結(jié)果：

設(shè)置信號(hào)發(fā)生器參數(shù)為50 kHz、3 Vp-p的正弦波輸出，設(shè)置功率放大器放大倍數(shù)25倍。使用高斯計(jì)測(cè)試電磁線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)：電磁場(chǎng)頻率與設(shè)置值一致為50 kHz（若改變信號(hào)發(fā)生器輸出頻率值，電磁場(chǎng)頻率也隨之改變），使用示波器觀察電磁場(chǎng)的波形，發(fā)現(xiàn)信號(hào)波形很圓滑，無(wú)失真。說明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)可行。

在26℃環(huán)境中，將系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行測(cè)試，連續(xù)運(yùn)行72 h后，系統(tǒng)仍然正常運(yùn)轉(zhuǎn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度及頻率信號(hào)沒有發(fā)生漂移，證明該系統(tǒng)相對(duì)較為穩(wěn)定。