高壓功率放大器在核磁共振陀螺研究中的應(yīng)用

時(shí)間：2023-03-21作者：西安安泰電子科技有限公司瀏覽：101

實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：核磁共振陀螺內(nèi)嵌磁力儀的橫向弛豫時(shí)間在線(xiàn)測(cè)量方法實(shí)驗(yàn)

研究方向：精密測(cè)量

測(cè)試目的：

核磁共振陀螺中探測(cè)光頻率變動(dòng)將導(dǎo)致內(nèi)嵌磁力儀所測(cè)信號(hào)幅度的變動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致陀螺的零偏漂移。根據(jù)核磁共振陀螺結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種集成式探測(cè)激光穩(wěn)頻方法，即對(duì)探測(cè)光頻率加上一個(gè)幅度調(diào)制，然后對(duì)平衡探測(cè)器接收到的光強(qiáng)信號(hào)作一次諧波解調(diào)，得到穩(wěn)頻誤差信號(hào)，通過(guò)PID反饋控制可將探測(cè)光頻率穩(wěn)定在某個(gè)合適的參考點(diǎn)。具體分析了該方法的原理和穩(wěn)頻精度影響因素，然后介紹了集成有探測(cè)光穩(wěn)頻系統(tǒng)的核磁共振陀螺實(shí)驗(yàn)裝置并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該穩(wěn)頻技術(shù)的可行性，在目前系統(tǒng)條件下可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)頻精度**10MHz。該技術(shù)不需要外部穩(wěn)頻系統(tǒng)，有利于核磁共振陀螺的小型化。

測(cè)試設(shè)備：ATA-4012高壓功率放大器、數(shù)據(jù)采集卡、磁控電路板、鎖相放大器。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖：NMRG實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置示意圖

搭建核磁共振陀螺系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，示意圖和實(shí)物圖分別如上圖和下圖所示。

圖：NMRG實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置實(shí)物圖

原子氣室周?chē)h(huán)繞三維亥姆霍茲磁場(chǎng)線(xiàn)圈和磁場(chǎng)梯度線(xiàn)圈，如下圖所示，線(xiàn)圈的黑色骨架為具有絕緣特性的亞克力材料，線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)為無(wú)氧銅線(xiàn)，線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)和電源使用屏蔽線(xiàn)連接。線(xiàn)圈中通入的電流由數(shù)據(jù)采集卡和專(zhuān)門(mén)的磁控電路板驅(qū)動(dòng)。

圖：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的三維磁場(chǎng)線(xiàn)圈（置于磁屏蔽筒內(nèi)）

泵浦激光由較高功率的半導(dǎo)體激光器發(fā)出，為準(zhǔn)單色線(xiàn)偏振光，激光頻率調(diào)到堿金屬原子D1線(xiàn)躍遷中心頻率處。泵浦光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直后，通過(guò)線(xiàn)偏振片（的λ/2波片用于調(diào)節(jié)入射到原子氣室的激光功率）和λ/4波片后成為左旋圓偏振光，然后沿z軸方向傳播進(jìn)入原子氣室，對(duì)堿金屬原子自旋進(jìn)行光泵浦。

探測(cè)激光由較低功率的半導(dǎo)體激光器發(fā)出，為準(zhǔn)單色線(xiàn)偏振光，激光頻率調(diào)到適當(dāng)偏離堿金屬原子的D1線(xiàn)躍遷中心頻率。探測(cè)激光經(jīng)過(guò)擴(kuò)束準(zhǔn)直后，通過(guò)線(xiàn)偏振片后，沿x軸方向傳播進(jìn)入原子氣室。從原子氣室出射后，攜帶有光旋角信號(hào)的探測(cè)光經(jīng)過(guò)一個(gè)λ/2波片（λ/2波片的作用是在沒(méi)有泵浦光和磁場(chǎng)施加的初始條件下將平衡探測(cè)器的輸出調(diào)平衡）。然后經(jīng)過(guò)渥拉斯頓棱鏡，分解為兩束分別沿豎直方向和水平方向偏振的線(xiàn)偏振光。分解得到的兩束線(xiàn)偏振光的光強(qiáng)I1和I2通過(guò)平衡探測(cè)器來(lái)探測(cè)。

接下來(lái)，平衡探測(cè)器的差分輸出信號(hào)輸入到鎖相放大器，并在參考頻率處解調(diào)。通過(guò)鎖相放大器的正交解調(diào)和同相解調(diào)輸出，可以分別得到橫向磁場(chǎng)x軸分量BX信號(hào)和y軸分量By信號(hào)。鎖相放大器解調(diào)輸出的信號(hào)由數(shù)據(jù)設(shè)備采集后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、信號(hào)解調(diào)和頻譜分析，對(duì)獲取的Xe原子進(jìn)動(dòng)信號(hào)濾波放大和移相后與剩磁補(bǔ)償控制信號(hào)一起施加到橫向磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈，通過(guò)該反饋環(huán)路來(lái)維持系統(tǒng)閉環(huán)磁共振狀態(tài)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：在不同的原子氣室溫度條件下磁力儀的吸收信號(hào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在和同的實(shí)驗(yàn)方式和實(shí)驗(yàn)條件下，在不同的原子氣室溫度條件下，吸收信號(hào)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在上圖中用不同顏色和形狀的點(diǎn)表示。三個(gè)吸收曲線(xiàn)的中心頻率有微小的相對(duì)偏移，偏移的原因推測(cè)是隨著溫度的升高87Rb原子自旋的較化場(chǎng)也增強(qiáng)，使得z軸磁場(chǎng)發(fā)生變化，導(dǎo)致87Rb原子磁共振頻移；但是這不影響弛豫時(shí)間的測(cè)量，橫向弛豫速率僅由吸收曲線(xiàn)的線(xiàn)寬決定。

圖：不同的原子氣室溫度條件下磁力儀幅頻響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果

溫度越低則弛豫速率越大，推測(cè)是因?yàn)闇囟冉档秃缶彌_氣體壓強(qiáng)也降低，而堿金屬原子在緩沖氣體中的擴(kuò)散常數(shù)與緩沖氣體壓強(qiáng)成反比，結(jié)果導(dǎo)致溫度降低后堿金屬原子與內(nèi)壁的碰撞弛豫速率增加。

安泰ATA-4012高壓功率放大器：

圖：ATA-4012高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 安泰電子ATX-3000線(xiàn)束線(xiàn)纜測(cè)試儀在航空線(xiàn)束導(dǎo)通與絕緣檢測(cè)中的應(yīng)用

  在現(xiàn)在的大型系統(tǒng)工程中，例如航空航天、船舶等領(lǐng)域，復(fù)雜多樣的線(xiàn)纜線(xiàn)束網(wǎng)絡(luò)為系統(tǒng)各項(xiàng)硬件設(shè)備的鏈接提供了供電及信號(hào)傳輸通路，保證了信號(hào)及配電的額安全可靠，這航空電纜網(wǎng)中如同人體血管的復(fù)雜系統(tǒng)，需要進(jìn)行全面檢查。傳統(tǒng)的航空導(dǎo)線(xiàn)絕緣檢測(cè)采用人工逐一排查，檢測(cè)每一個(gè)接插件上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)其余所有接點(diǎn)的單點(diǎn)對(duì)單點(diǎn)，單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的絕緣檢查，檢測(cè)方法復(fù)雜并且占用檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)。且傳統(tǒng)檢測(cè)方法的安全可靠性差，覆蓋不全面

• 高壓功率放大器在縱振型超聲振子研究中的應(yīng)用

  實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：縱振型超聲振子的設(shè)計(jì)與有限元分析研究方向：超聲振子測(cè)試目的：利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，依據(jù)夾心式壓電超聲換能器的設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)了一款可用于旋轉(zhuǎn)超聲銑削加工的縱振型超聲振子。采用PZFLex軟件對(duì)影響超聲振子諧振頻率的因素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：超聲振子諧振頻率隨有效長(zhǎng)度和過(guò)渡圓柱長(zhǎng)度的增加而減小，隨預(yù)緊螺栓長(zhǎng)度和后端蓋孔深度的增加而增大。根據(jù)結(jié)果加工了縱振型超聲振子，并對(duì)振子進(jìn)行阻抗分析，

• 功率放大器的主要指標(biāo)參數(shù)有哪些

  功率放大器也稱(chēng)為高壓放大器。在很多電子實(shí)驗(yàn)室中，如果信號(hào)發(fā)生器的額定輸出電壓和功率不能驅(qū)動(dòng)特定的設(shè)備，就需要在信號(hào)發(fā)生器后加功率放大器來(lái)提高所需的電壓和功率，從而驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷、換能器、線(xiàn)圈、超聲波等各種負(fù)載器件，功率放大器在整個(gè)測(cè)試實(shí)驗(yàn)中起著重要的作用，可以輸出穩(wěn)定的功率。功率放大器的主要指標(biāo)參數(shù)有哪些？一、輸出功率輸出功率主要是功放電路輸送給負(fù)載的功率。1、額定功率(RMS)：在一定的諧波范圍內(nèi)

• 高壓放大器在脈沖渦流檢測(cè)研究中的應(yīng)用

  雙層異質(zhì)金屬套管作為石油化工等工程領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用的一種管道結(jié)構(gòu)形式，對(duì)其進(jìn)行有效的無(wú)損檢測(cè)非常重要。常規(guī)的金屬管件無(wú)損方法主要包括超聲﹑漏磁﹑滲透檢測(cè)、射線(xiàn)檢測(cè)和渦流檢測(cè)等。脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)可以,針對(duì)典型的雙層異質(zhì)金屬套管結(jié)構(gòu)(內(nèi)管為不銹鋼管﹑外管為碳鋼管)。集中探究其壁厚減薄缺陷的分類(lèi)識(shí)別與定量評(píng)估。脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)主要由信號(hào)發(fā)生器、高壓放大器、﹑濾波器、PC端、檢測(cè)探頭和被測(cè)套管