功率放大器在電磁測試研究中的應用

時間：2023-11-15

方向一：無線電能傳輸

無線電能傳輸又稱為無線電力傳輸、非接觸電能傳輸，是指通過將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的中繼能量（如電磁場能、激光、微波及機械波等），隔空傳輸一段距離后，再通過將中繼能量轉(zhuǎn)換為電能，實現(xiàn)無線電能傳輸?shù)膫鬏敺绞健?/p>

本實驗為驗證理論分析和結(jié)果的正確性，構(gòu)建了如下圖所示的電容耦合型無線電能傳輸系統(tǒng)實驗平臺。在系統(tǒng)電路參數(shù)確定的情況下，改變四塊金屬板的接地情況，來觀察系統(tǒng)輸出性能的變化，即：

（1）不同接地模式下，輸出負載電壓與負載阻值的關系；

（2）在確定接地模式下，負載輸出電壓與未接地金屬板對地電容的關系。

從線圈本體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計出發(fā)，基于準恒定互感計算與優(yōu)化方法，設計了在水平方向具有高偏移容忍度的新型線圈結(jié)構(gòu)，在不需要額外增加任何諧振補償網(wǎng)絡和輔助控制裝置的情況下，能夠大幅度提高系統(tǒng)在水平方向上的抗偏移能力。

本實驗在系統(tǒng)電路參數(shù)確定的情況下，改變系統(tǒng)的諧振頻率，單線的長度和負載，并觀察負載所能得到的電能，從而驗證電路模型和CST結(jié)果的正確性。

本實驗針對電動汽車動態(tài)無線充電過程中的系統(tǒng)失配問題，分析失配原因以及重新恢復匹配條件，將一種具有自適應調(diào)節(jié)能力的阻抗匹配網(wǎng)絡嵌入二次回路，使電動汽車能夠根據(jù)當前工況進行自適應阻抗匹配調(diào)整，在工況變化的情況下穩(wěn)定傳輸效率

本實驗使用ATA-3090B功率放大器作為信號發(fā)生器與電磁線圈之間的橋連裝置，將信號發(fā)生器發(fā)出的信號放大后驅(qū)動電磁線圈產(chǎn)生相應的磁場。該套系統(tǒng)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。

本實驗通過信號發(fā)生器給功率放大器提供一個激勵信號（正弦波），功率放大器輸出大電流加載到線圈上，當電流通過線圈后，在線圈中形成磁場感應，感應磁場又會產(chǎn)生感應電流來抵制通過線圈中的電流。

本實驗就通電空心線圈內(nèi)部的脈沖磁場進行分析，先討論單-頻率脈沖信號激勵下，線圈中軸線中點處的磁場，然后分析在頻率時變脈沖信號激勵下線圈中軸線中點處的磁場的變化規(guī)律，并通過自行搭建的測量裝置對線圈磁場進行測量，與分析的結(jié)果進行對比分析。

方向二：電磁無損檢測

電磁無損檢測是無損檢測中的重要分支，其是利用材料在電磁場作用下呈現(xiàn)出的電學或磁學性質(zhì)的變化，判斷材料內(nèi)部組織及有關性能的試驗方法。通常包括渦流、磁粉、漏磁檢測等技術。

本實驗通過對比單頻與多頻激勵下，交流漏磁探頭對鋼板表面缺陷及其偏角的敏感性，來驗證多頻交流漏磁方法在缺陷偏角識別以及尺寸量化方面的優(yōu)越性。

本實驗根據(jù)電磁平衡技術的電磁場傳播特點，分析了鋼板內(nèi)外缺陷的檢測原理。采用有限元方法，研究了激勵頻率對內(nèi)外缺陷響應信號的影響，優(yōu)化得到20Hz和400Hz的頻率組合，并對預制內(nèi)外缺陷和裂紋的鋼板進行了實驗驗證。多頻平衡電磁技術同時兼顧了高/低頻激勵的優(yōu)點，可同時提高外表面缺陷的檢測能力與內(nèi)表面缺陷檢測的靈敏度。

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