本实用新型涉及一种能量在电磁场中传输特性实验装置，尤其是涉及一种能量在电磁场中传输特性实验专用电源。
背景技术：
便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动电子设备都需要电源。传统电源电线频繁拔插，既不安全，也容易磨损；充电器、电线、插座标准也不尽完全统一，既不便携带，又容易对环境造成污染；在矿井、石油开采等特殊场合下，采用传统输电方式会带来严重的安全隐患；孤岛或山顶上的基站，则很难通过架设电线等传统配电方式实现电能供给。随着全世界电动汽车的发明和推广，人们更希望找到一种比现有有线充电方式更为便捷和安全的充电方式。早在20 世纪初期，著名的美籍发明家尼古拉特斯拉已经提出，以空间作为介质进行能量传递，实现用电设备之间能量传输的无线电能技术。因资金短缺及技术水平所限，这一设想未能成为现实。随着第三次工业革命的到来，科学技术得到迅速发展，微波式无线电能传输技术和感应式无线电能传输技术先后被关注和研究。2007年，麻省理工学院(MIT) 研究者提出了磁耦合谐振式无线电能传输理论，利用该理论成功点亮了间隔2m远的灯泡。此后，华盛顿大学、东京大学、首尔大学等众多研究者对磁耦合谐振式无线电能传输进行了一系列更深层次的研究。在我们国家，清华大学、天津工业大学、哈尔滨工业大学等多个课题组也对磁耦合谐振式无线电能传输进行了相关研究。
目前常见的电能无线传输装置的主流谐振频率为MHz级别，且磁场驱动源为信号发生器与稳压电源通过功放电路组合而成，仅一台带功率输出的高频信号发生器的价格均在几万元以上，如安捷伦公司的型号E4432B信号发生器价格为29000元，安泰公司的型号GA1483 信号发生器价格为36100元，价格高昂，很多学校无力承受。
技术实现要素：
为了克服现有电能无线传输装置存在成本较高的缺陷，本实用新型提供了一种成本较低、实用性较好的能量在电磁场中传输特性实验专用电源。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种能量在电磁场中传输特性实验专用电源，包括输出信号模块、用于将高频交流电能转换成磁场能量进行无线传输的发射线圈、用于将磁场能量转换成高频交流电能的接收线圈和输入信号模块；
所述输出信号模块包括用于产生100K～10M正弦波且频率、幅度可调的信号发生器、用于调节信号发生器的输出信号频率大小的频率调节单元、用于调节信号发生器的输出信号的幅度大小的幅度调节单元、用于电源提供的直流电源、用于对输出正弦波信号功率放大来驱动发射线圈的功放电路、用于显示信号发生器的输出信号频率的频率显示电路、用于显示输出正弦波信号的电压值的输出电压显示电路、用于显示输出正弦波信号的电流值的输出电流显示电路、用于输出正弦波信号的电压、电流信号的外部八针接口/示波器接口和输出端口，所述信号发生器与所述功放电路相连，所述功放电路通过所述输出端口与所述发射线圈连接；所述频率调节单元、幅度调节单元、外部八针接口/示波器接口分别与信号发生器连接，同时信号发生器分别与输出信号频率显示电路、输出电压显示电路、输出电流显示电路连接，所述直流电源与所述功放电路连接；
所述输入信号模块包括用于接收线圈的高频交流电输入的输入端口、用于显示接收高频交流电的电压值的输入电压显示电路和用于将高频交流电转换成直流电的整流滤波电路，所述接收线圈与所述输入端口连接，所述输入端口与所述整流滤波电路连接；所述整流滤波电路与所述输入电压显示电路连接。
进一步，所述电源还包括频率调节旋钮和幅度调节旋钮，所述频率调节旋钮与所述频率调节单元连接，所述幅度调节旋钮与所述幅度调节单元连接。
再进一步，所述信号发生器的型号为MAX038，所述功放电路为 LM3886功放电路。
更进一步，所述输出信号频率显示电路采用型号为PLJ-6LED的频率显示模块。
本实用新型中的功能模块，均由硬件电路实现。
本实用新型的有益效果主要表现在：成本较低、实用性较好
附图说明
图1是本实用新型的功能框图。
图2是功放电路电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1和图2，一种能量在电磁场中传输特性实验专用电源，包括输出信号模块、用于将高频交流电能转换成磁场能量进行无线传输的发射线圈、用于将磁场能量转换成高频交流电能的接收线圈和输入信号模块；
所述输出信号模块包括用于产生100K～10M正弦波且频率、幅度可调的信号发生器、用于调节信号发生器的输出信号频率大小的频率调节单元、用于调节信号发生器的输出信号的幅度大小的幅度调节单元、用于电源提供的直流电源、用于对输出正弦波信号功率放大来驱动发射线圈的功放电路、用于显示信号发生器的输出信号频率的频率显示电路、用于显示输出正弦波信号的电压值的输出电压显示电路、用于显示输出正弦波信号的电流值的输出电流显示电路、用于输出正弦波信号的电压、电流信号的外部八针接口/示波器接口和输出端口，所述信号发生器与所述功放电路相连，所述功放电路通过所述输出端口与所述发射线圈连接；所述频率调节单元、幅度调节单元、外部八针接口/示波器接口分别与信号发生器连接，同时信号发生器分别与输出信号频率显示电路、输出电压显示电路、输出电流显示电路连接，所述直流电源与所述功放电路连接；
所述输入信号模块包括用于接收线圈的高频交流电输入的输入端口、用于显示接收高频交流电的电压值的输入电压显示电路和用于将高频交流电转换成直流电的整流滤波电路，所述接收线圈与所述输入端口连接，所述输入端口与所述整流滤波电路连接；所述整流滤波电路与所述输入电压显示电路连接。
进一步，所述电源还包括频率调节旋钮和幅度调节旋钮，所述频率调节旋钮与所述频率调节单元连接，所述幅度调节旋钮与所述幅度调节单元连接。
再进一步，所述信号发生器的型号为MAX038，所述功放电路为LM3886功放电路。
更进一步，所述输出信号频率显示电路采用型号为PLJ-6LED的频率显示模块。
本实用新型中的功能模块，均由硬件电路实现。
本实施例中，信号发生器MAX038是Maxim公司推出的一款精密高频率波形发生器，能产生准确的高频正弦波、方波和三角波。输出频率范围从0.1HZ～20MHZ，可由内部的2.5V带隙电压基准外部的电容和电阻矩阵控制；占空比可在较大的范围内由一个±2.3V的线性信号控制变化，便于进行脉冲宽度调制和产生锯齿波，占空比和频率控制是独立的。输出波形可通过在控制引脚上设置代码来选择，所有输出波形的峰值为2V；MAX038具有输出阻抗、驱动能力大的特点。
输出信号频率显示电路PLJ-6LED是一款高性价比的六位LED频率显示模块，主要用于收发信机等设备频率值的显示，也可用于常规频率测量。本模块具有小巧精致，性能可靠，视觉效果好，成本低廉等特点。
其主要特点：
1、芯片是以Microchip公司PIC16F648A为核心的65MHz频率计。
2、显示刷新时间0.1秒，实时显示频率值。
3、频率测量精度10Hz/100Hz(右移一位)可选。
4、双中频设计，中频值及加/减模式可单独预置，互不影响。
5、显示驱动采用LED显示专用芯片，数码管亮度高，对外干扰少。
6、电路简洁，结构合理，双按键控制，操作简单。
测量范围：0.1MHz～65MHz；
测量精度：10Hz；
灵敏度：优于60mVPP；
工作电压直流输入：DC 8V～15V(有电源极性反接保护)或DC 5V (需硬件设置)。
工作电流最大90mA。
如图2所示，利用LM3886功放电路将信号发生电路进行功率放大以满足驱动发射线圈将高频交流电能转换成磁场能量进行无线传输。用该芯片制作功率放大电路具有简易，适用的特点，同时它本身芯片的特点如下：输出功率大(连续输出功率68W)、失真度小(总失真加噪声<0.03％)、保护功能(过压保护、过热保护、电流限制、温度限制)齐全，外围元件少，制作调试容易，工作稳定可靠。
R1是一个输入信号适配电阻，使输入信号适配LM3886芯片； R4是一个信号反馈电阻，通过该电阻来有效调节输出信号的稳定性； R6是一个保护电阻，主要作用就是将放大后的信号安全的输送到发射线圈。电阻R1的一端接地，另一端与输入端INPUT连接，电阻R2 是滑动电阻与LM3886芯片正极连接，电阻R3的一端与LM3886芯片负极连接，LM3886芯片负极接地，电阻R3另一端与电容连接，电容另一端接地，电阻R4一端与电阻R3的一端连接，电阻R4的另一端同时与LM3886芯片和输出端OUTPUT连接，电阻R5的一端与 LM3886芯片连接，电阻R5的另一端通过开关S1与电压负极连接，电阻R6的一端与输出端OUTPUT连接，电阻R6的另一端接地，极性电容C1的负极接地，极性电容C1的正极同时与电压正极、LM3886 芯片连接，极性电容C2的正极接地，极性电容C2的负极接电压负极，极性电容C3的正极接地，极性电容C3的负极与电阻R5的一端连接。
本实用新型的使用方法为：首先连接好电源线，用连接线将输出端口与发射线圈/输出线圈相连接，输入端口与接收线圈/输入线圈相连接；然后开启电源开关，此时电源面板上的各数码管的显示应为零或上次实验保留下来的值；接下来调节输出信号部分的幅度调节旋钮使电压输出及电流输出显示一定的数值，频率调节旋钮使其初始值在 80kHz，然后调节发射线圈与接收线圈的距离，使得接收线圈产生的电压经输入端口后由整流滤波电路处理，再由输入电压显示电路显示接收线圈产生的电压。最后根据实验要求可以调节幅度调节旋钮及频率调节旋钮得到不同的输出电压、输出电流、输出频率及输入电压值，根据这些数据就可以分析电能无线传输的一些性质。
本实用新型大大降低实验装置的成本，使其具有更好推广性和实用性。