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Aigtek功率放大器基于二维椭圆超声振子的制作和振动特性测试应用 [复制链接]

实验名称:功率放大器基于二维椭圆超声振子的制作和振动特性测试应用

实验目的:检测并验证所制作的压电陶瓷振子的实际谐振频率是否和设计相同

实验内容:

通过在一大块压电陶瓷上分割电极,实际上起到四片压电陶瓷并列排放的效果,电极的材料为Ag,功率放大器驱动压电陶瓷通过镀膜的方法镀在压电陶瓷表面,压电陶瓷和304不锈钢基体通过环氧树脂胶粘接,实现振动的传递。

实验过程:

谐振特性分析所用的电路图如图所示,频率特性分析仪提供扫频的输出信号,并可以测量压电陶瓷振子两端的电压和通过压电陶瓷振子的电流,功率放大器(ATA-4052)将输入信号放大后加到振子电路中,压电陶瓷振子串联一欧姆标准电阻。扫频范围为20k—30kHz。其中当只有间隔的两个电极通电时,振子的B4模态被激励,当四个电极同时通电时,振子的L1模态被激励。

高压功率放大器.jpg

椭圆超声振子谐振特性分析电路图

 

实验结果:

从图中可以看出,振子B4模态的谐振频率为24.10kHz,反谐振频率为24.22kHz,L1模态的谐振频率为24.01kHz,反谐振频率为24.24kHz。两种振动模式的谐振频率之间的差异约为0.09kHz,在使用该超声振子时这种程度的误差在允许范围内。此外,由于两个振荡模式之间的共振频率差较小,因此对于纵向和弯曲振动都可以在同一频率下获得最大振幅,此时合成的椭圆振动的振幅将是最大的。

       另一方面,两种振动模式中的反共振点之间的差异约为0.02kHz,差异很小。因为当超声振子在共振点被激励时,虽然阻抗很小并且振幅最大。但是,如果使用接近共振点的频率,对压电陶瓷会施加比较大的负荷,这可能导致压电陶瓷材料的破裂或破裂。而当在反共振点处激励时,阻抗增加并且功耗最小化。因此,激励信号的频率通常位于反共振点,0.02kHz的差异符合要求。因此可知,图所示的振子在24.22kHz的频率下激励时会产最优的超声椭圆轨迹。

高压功率放大器ATA-4052.png

L1模态的阻抗特性曲线

高压功率放大器.png

B4模态的阻抗特性曲线

两种振动模式中的反共振点之间的差异约为0.02kHz,差异很小。因为当超声振子在共振点被激励时,虽然阻抗很小并且振幅最大。但是,如果使用接近共振点的频率,对压电陶瓷会施加比较大的负荷,这可能导致压电陶瓷材料的破裂或破裂。而当在反共振点处激励时,阻抗增加并且功耗最小化。因此,激励信号的频率通常位于反共振点,0.02kHz的差异符合要求。因此可知,如图所示的振子在24.22kHz的频率下激励时会产最优的超声椭圆轨迹。

高压功率放大器.png

L1模态和B4模态的阻抗特性对比

      本文实验素材由西安安泰电子整理发布,如想了解更多实验方案,请持续关注安泰官网www.aigtek.com。Aigtek是国内专业从事测量仪器研发、生产和销售的高科技企业,一直专注于功率放大器、线束测试仪、计量校准源等测试仪器产品的研发与制造。

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