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本文將詳細(xì)介紹PCB羅氏線圈以及積分電路板的設(shè)計(jì),通過(guò)PSpice仿真軟件對(duì)系統(tǒng)的頻率特性進(jìn)行分析，并利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，使用功率放大器搭建簡(jiǎn)單的測(cè)試電路對(duì)PCB羅氏線圈的微分工作方式進(jìn)行驗(yàn)證。
根據(jù)在PSpice軟件中搭建羅氏線圈的集總參數(shù)等效模型，結(jié)合通過(guò)阻抗分析儀測(cè)量得到的電磁參數(shù)，運(yùn)行仿真即可得到羅氏線圈的頻率特性。
羅氏線圈的頻率特性
從幅頻特性上看，在10Hz-1MHz頻段內(nèi)，幅值增益隨著頻率的增大而線性增大;從相頻特性上看，羅氏線圈的輸出電壓與被測(cè)電流信虧之間仔在90°相位差，是典型的微分工作方式，需要后續(xù)信號(hào)電路對(duì)被測(cè)電流的微分進(jìn)行積分還原。
為了驗(yàn)證PCB羅氏線圈探頭的微分工作方式，設(shè)計(jì)了周期信號(hào)傳變實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)中采用的設(shè)備有:任意波形發(fā)生器、功率放大器ATA-1200B、線圈電流探頭、自制PCB羅氏線圈探頭以及碳膜電阻若干。
微分方程實(shí)驗(yàn)示意圖
微分方程試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)圖
信號(hào)發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置為2 Vpp，使用功率放大器放大，手動(dòng)觸發(fā)不同頻率的5個(gè)周期信號(hào)，即正弦波（2.5MHz、1MHz、500kHz、250kHz)、三角波（400 kHz、200kHz)，測(cè)量結(jié)果如圖所示。當(dāng)被測(cè)信號(hào)為不同頻率的正弦波時(shí)，PCB羅氏線圈的輸出Veoi均為滯后于參考波形90°的余弦波;而當(dāng)被測(cè)信號(hào)為不同頻率的三角波時(shí)PCB羅氏線圈的輸出Vooi為方波，PCB羅氏線圈的微分工作方式得到驗(yàn)證。另外可以觀察到，隨著頻率的減小，自制PCB羅氏線圈的輸出波形中干擾和噪聲也比較明顯。
不同頻率正弦波下測(cè)量結(jié)果對(duì)比
不同頻率三角波下測(cè)量結(jié)果對(duì)比
PCB羅氏線圈微分工作方式驗(yàn)證
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