01测量背景

在 高压产生平台 介绍了一款改造后的高压产生器。使用这款高压产生器做过很多的实验。但是在开始的时候对于它所产生的高压的波形并没有进行测试。这使得一些高压实验的标准并不准确。

本实验通过测试确定高压产生的波形，以及通过滤波来改善高压的平滑性。

➤ 结论：没有能够达到平滑输出高压的效果
➤ 原因找到了
看最后，通过直接使用示波器（100V）测量输出电压，可以看到波形非常平台。这说明高压的波形还是非常平稳的。使用分压信号测量的波动是由于干扰而引起的。

02高压波形测量

1.测量条件

对高压产生平台提供1V左右的の电压。高压输出平台空载。工作电流大约：0.218A。

测量高压平台输出的电压是通过平台上电压分压之后的采集电压波形。它与实际高压之间的存在着分压比例关系：η=VHighVsample=988.6\eta = {{V_{High} } \over {V_{sample} }} = 988.6η=VsampleVHigh=988.6

由于是电阻分压，所以测量信号的波形基本上与高压波形相近。

2.测量电压波形

示波器扫描速率（20us/unit）,采集到的波形如下。频率为35kHz。

波形参数：mean：0.604V; STD=0.1043V； Frequency：35kHz。

^{▲ 测量输出电压的波形}

如果示波器采样速率比较低，则采集到频率混叠后的低频波形。

^{▲ 在采样率比较低的情况下测量的高压输出波形} ^{示波器扫描常数（10ms/格）}

mean(Out) = 0.598; STD(out) = 0.0343

3.施加1MΩ电阻负载

^{▲ 施加1MΩ电阻负载后的波形} ^```` ^{示波器扫描常数（20us/unit)}

波形参数：mean(out)=0.436V; std(out)= 0.09786V

4.高压平台电压内阻

通过（2），（4）测量。在空载是，高压平台输出电压为V0=0.604VV_0 = 0.604VV0=0.604V。在施加电阻RL=1MΩR_L = 1M\OmegaRL=1MΩ之后，输出电压降低到V1=0.436VV_1 = 0.436VV1=0.436V。根据电阻分压公式，可以计算出高压平台的内阻R0R_0R0的大小：

V1=V0⋅RLR0+RL⇒R0=(V0−V1)V1⋅RLV_1 = {{V_0 \cdot R_L } \over {R_0 + R_L }}\,\,\,\, \Rightarrow \,\,\,R_0 = {{\left( {V_0 - V_1 } \right)} \over {V_1 }} \cdot R_LV1=R0+RLV0⋅RL⇒R0=V1(V0−V1)⋅RL
代入上面的数值可以计算出：R0=(V0−V1)V1⋅RL=(0.604−0.436)0.436×106=385kΩR_0 = {{\left( {V_0 - V_1 } \right)} \over {V_1 }} \cdot R_L = {{\left( {0.604 - 0.436} \right)} \over {0.436}} \times 10^6 = 385k\OmegaR0=V1(V0−V1)⋅RL=0.436(0.604−0.436)×106=385kΩ

03平滑输出电压

在高压平台中有六个高压电容（30kV,2000pF）.使用他们对于输出电压进行滤波。

^{▲ 高压平台中的电容}

首先使用其中最底层的高压电容进行滤波。

^{▲ 高压电源输出电压波形}

mean(out)=0.772V; STD(out)=0.1031V

在输出并联上1MΩ负载电阻之后的输出波形。输出波动几乎没有任何变化。
mean(out)=0.6023V; STD(out) = 0.1105V.

^{▲ 并上2MΩ电阻之后输出高压波形}

^{▲ 将六个电容并联，外加上2M欧姆的电阻}
mean(out)=0.5991V STD(out)=0.1079V

04结论

通过前面的实验，测试了高压输出的波形变化。希望通过并联高压电容来平滑输出高压，但是效果不佳。

至于为什么会出现这种情况。现在还不得而知。

原因解释

直接通过示波器的（100V档次），测量输出电压波形，测量得到的波形非常平稳。

时间：2020-10-05 17:04:21

这说明前面测量得到的振荡波形仅仅是干扰的波形。

^{▲ 高压波形}

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