ATA-2000系列高压放大器在压电陶瓷中的典型应用

ATA-2000系列高压放大器在压电陶瓷中的典型应用

压电陶瓷介绍：

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的陶瓷材料。压电陶瓷除具有压电性外，还具有介电性、弹性等,已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力的作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端出现符号相反的束缚电荷即压电效应。压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。

PZT压电陶瓷的应用：

近年来，PZT压电陶瓷在包括但不限于以下几个方面得到了应用：

（1）高位移新型压电制动器

（2）压电变压器

（3）用于主动减震和降噪的压电器件

（4）医用微型压电陶瓷传感器

ATA-2000系列是一款理想的可放大交、直流信号的高压放大器。最大差分输出1600Vp-p(±800Vp)高压，可以驱动高压型负载。电压增益数控可调，一键保存常用设置，为您提供了方便简洁的操作选择，同时双通道高压放大器输出还可同步调节，可与主流的信号发生器配套使用，实现信号的放大。

ATA-2000系列高压放大器指标参数：

·最大输出电压1600Vp-p（±800Vp）

·带宽（-3dB）DC~1MHz

·最大输出电流500mAp

·输出电压轨三档可调

·直流偏置连续可调

案例1：ATA-2082高压放大器驱动压电陶瓷测试应用

实验名称：PZT4压电陶瓷的温度变化研究

研究方向：PZT4压电陶瓷的强场下升温变化研究

测试目的：探索大功率领域压电陶瓷的应用，探索大功率情况下压电陶瓷温度变化对材料特性的影响，从而探寻合适的驱动方法降低由于压电陶瓷升温对器件特性的影响，这对大功率压电陶瓷器件的应用有着至关重要的作用。

测试设备：示波器、信号发生器、ATA-2082高压放大器，电脑（处理数据）温度监测仪（监控温度变化）DSP720(监控电流)

实验过程：

1.将实验仪器放置合适位置，将实验仪器进行连接，检查无误后开机；

2.将准备测试PZT4陶瓷压电振子放置夹具中；

3.通过信号发生器给高压放大器提供一个激励信号（正弦波），调整高压放大器的放大倍数，进行输出一定幅值的电压施加在压电振子上进行驱动；

4.使用温度监测仪监控该频率，电压幅值下的温度；

5.改变电压幅值重复实验，并记录数据；

6.处理记录的数据；测试完毕整理仪器。

实验结果：

根据实验测试的PZT4压电陶瓷振子的温度变化情况，整理数据并进行画图，整理出升温曲线，上图上部分是监控的电流变化情况，上图下部分是PZT4压电振子的升温变化情况，随着输入功率的增加，压电振子出现了明显的升温变化。

高压放大器在该实验中发挥的效能：ATA-2082高压放大器在整个实验过程中为实验测试提供了一个稳定的电压，为实验能够顺利进行提供了必要条件。

案例2：ATA-2161高压放大器在光学系统和精密跟踪瞄准系统的应用

在自适应光学系统和精密跟踪瞄准系统中，作为波前校正和快速精密跟踪的关键元件——变形反射镜(DM)和高速倾斜反射镜(TM)与传统的跟瞄系统构成多环复合控制系统，使其系统跟踪精度大大提高(达1μrad)，系统跟踪带宽从几Hz到数十Hz。

目前的变形镜和倾斜镜的驱动器是利用压电陶瓷(PZT)材料的逆压电效应以特殊工艺研制而成的。要使驱动器产生需要的位移量，必须在PZT的正负两极施加高达1500Vpp的控制电压。而控制电压的变化频率达数百Hz，这就需要与之相适应的高压驱动放大器。系统中要求的跟踪范围越大、跟踪精度和速度越高，越要求高压放大器在大电容负载情况下，输出电压要高，带宽要宽，噪声、纹波和漂移要小。在设计高压放大器时，同时满足这些要求是相当困难的。