高压功率放大器在光磁式电缆偏心测量仪电磁系统研究中的应用

　　实验名称：光磁式电缆偏心测量仪电磁系统相关研究

　　研究方向：电磁测试

　　测试目的：

　　紫外光交联法相较于其他交联方法具有可通过PE基础树脂的优选以提升绝缘的材料性能、可提高单次连续加工时间、可实现化学接枝改性法来改善绝缘的直流电性能的优点。“2+1”式交联工艺成功地将此方法应用于中、高压电缆的生产。通过完成线芯位置的测量可以进一步完善此交联工艺。本文根据国内电缆偏心测量技术的发展现状和需要，将测量系统分为信号发生端与信号测量端两部分：信号发生端由信号发生器、功率放大器、磁感线圈和磁环组成，磁感线圈绕制在磁环上，磁环固定在线芯外侧，通过信号发生器产生高频信号并经过功率放大器放大输出到磁感线圈中，通过电磁感应原理会在线芯中产生所需要的高频电流；信号测量端由电感传感器及其绝缘外壳、放大电路和上位机组成，电感传感器固定在其绝缘外壳上，绝缘外壳同样固定在线芯外侧，通过电磁感应原理电感传感器会产生感应电动势，产生的感应电动势通过放大电路放大并经过上位机进行数据处理即可得到线芯位置。

　　测试设备：ATA-4051高压功率放大器、信号发生器、数字示波器、传感器、磁环。

实验过程：　　

图：四种尺寸磁环实物图

　　在实际测量中，分别选用了四种不同规格的磁环，磁环实物图如上图所示，测量四种不同磁环在不同的气隙厚度下对应的线芯感应电流，实物接线图如下图所示。在磁环上绕制一匝线圈，通过信号发生器与功率放大器对目标磁环提供稳定的17V，200kHz的电压信号，线芯导线穿过磁环与1nF电容串联形成闭合回路，通过接在电容两端的示波器读出电容电压，即可计算出线芯感应电流。气隙厚度的改变通过在磁环的缝隙中夹紧指定厚度的纸片来实现。

1-传感器及其外壳；2-磁环；3-电容；4-示波器；5-功率放大器；6-信号发生器；7-放大电路

图：信号发生端实验实物接线图

　　实验结果：

图：四种规格磁环不同气隙厚度对应线芯感应电流测量结果

　　四种磁环的测量结果如上图所示，实物图中从左到右分别为1号、2号、3号和4号磁环，其中1号磁环厚度为15mm，内径为88mm，长度为18mm，材质为锰锌铁氧体，2号磁环厚度为10mm，内径为69.5mm，长度为25mm，材质为纳米晶材料，3号磁环厚度为12.5mm，内径为52.5mm，长度为40mm，材质为锰锌铁氧体，4号磁环厚度为12.5mm，内径为41.5mm，长度为25mm，材质为锰锌铁氧体。

　　从图中可以看出，当气隙从无到有时，电容电压下降最多，之后随着气隙厚度的逐渐增加，电容电压的下降速度逐渐降低，变化趋势与仿真结果基本一致。

　　ATA-4051高压功率放大器：

图：ATA-4051高压功率放大器指标参数