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功率放大器在彎曲波聲學透鏡聚焦實驗中的應用

Aigtek安泰電子 ? 2024-08-13 15:27 ? 次閱讀

實驗名稱:功率放大器在彎曲波聲學透鏡聚焦實驗中的應用

實驗內容:測試彎曲波經相鄰的聲學透鏡反射之后,是否可以到達聚焦位置,實現能量收集的目的。

研究方向:聲子晶體中的彈性波傳播機理研究

測試設備:信號發生器,ATA-2022B高壓放大器、縱波直探頭、PZT、示波器、計算機等

實驗過程:

首先基于Minlin板理論和相位調制原理設計了兩個相鄰的透鏡,理論和數值仿真證明了彎曲波會在一定區域內聚焦,且聚焦尺寸小于半波長。為了驗證這一設計理念,在鋁板邊界加工出聲學透鏡,在激發區域布置PZT陣列,所有PZT以并聯的方式接入電路。

功率放大器在彎曲波聲學透鏡聚焦實驗中的應用

雖然PZT本身換能效率較高,但為了同時驅動整組陣列,需要接入功率放大器進行信號放大。本次實驗選用功率放大器型號為ATA-2022B高壓放大器,輸出端將電壓放大20倍后接入PZT陣列,從而提供足夠大的電壓,同時驅動17個壓電陶瓷片,激勵端為窄帶脈沖信號,中心頻率為25kHz,可以實現完美的放大。

接收端利用縱波直探頭在檢測區域進行逐點采集信號,將示波器連入電腦方便批量化處理。最后將所有采集信號進行傅里葉變換轉化到頻域,定性表征彎曲波聚焦的規律,并與仿真結果進行對比。

功率放大器在彎曲波聲學透鏡聚焦實驗中的應用

由兩個透鏡結合的板用于聚焦入射彎曲波的示意圖:

(a)透鏡的示意圖;(b)底板的理論模型。

矩形鋁板和實驗系統,該矩形鋁板由兩個布置在角落的透鏡制成。

實驗結果:

彎曲波聚焦現象非常明顯,實際聚焦位置(0.101m,0)與理論設計值(0.1m,0)非常吻合。聚焦尺寸在x和y方向上分別是1.92cm和1.40cm,相當于0.57λ和0.42λ。Y方向上的聚焦尺寸小于半波長,這表明它屬于亞波長聚焦。

功率放大器在彎曲波聲學透鏡聚焦實驗中的應用

FFT后接收電壓的平方:(a)理論聚焦位置附近;(b)當y=0時沿著x方向;(c)當x=0.101m時沿著y方向。

Aigtek安泰電子功率放大器在本次實驗中發揮的作用:放大信號發生器的激勵信號,提供足夠大的電壓從而驅動PZT產生平行波

ATA-2022B高壓放大器

西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業,為用戶提供具有競爭力的測試方案。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線,且具有相當規模的儀器設備供應商,樣機都支持免費試用。

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