高壓功率放大器三維超聲橢圓振動平臺的測試應用

　　圖1：振動平臺樣機

　　實驗名稱：高壓功率放大器三維超聲橢圓振動平臺的測試應用

　　研究方向：三維超聲橢圓

　　測試設備：ATA-2082功率放大器、壓電陶瓷片、壓電疊堆、電容傳感器探頭、測振儀、數據采集卡

　　實驗內容：以共振頻率為約束條件設計了非共振型三維橢圓振動輔助加工平臺，實現了頻率、振幅、相等振動參數的可調性。以工作行程為目標的位移放大機構設計，基于該位移放大機構，設計出大行程解耦微定位平臺，運用理論建模與數值仿真的方法分析微定位平臺的靜動態特性，最終通過性能測試驗證所設計的振動平臺和微定位平臺的定位精度。

　　圖：振動平臺性能測試設置

　　實驗過程：

　　振動平臺樣機如圖1所示，樣機柔性機構部分采用電火花線切割慢走絲制造而成。振動平臺性能測試設置和系統示意圖分別如圖所示，振動平臺x、y、z三個方向分別采用1個單層壓電陶瓷片進行驅動。利用雙通道高頻電壓放大器提供陶瓷片驅動所需的高頻電壓，放大器可產生的電壓范圍為-400V~400V，最大輸出頻率為150kHz(-3dB)。

　　圖：振動平臺性能測試系統示意圖

　　利用測振儀來檢測振動平臺的振動信號，分別在振動平臺進行一維、二維振動時，采集裝置的輸出位移。其中測振的最大測量頻率可達2.5MHz，位移分辨率精度可達50fm。通過數據采集卡收集測振儀輸出的電壓信號，采樣率可達到1.25MS/s。

　　首先由信號發生器產生從500Hz～50kHz的頻率變化的正弦信號，然后通過ATA-2082電壓放大器施加到壓電陶瓷片上，其次采用數據采集卡采集壓電陶瓷片驅動軸的輸出位移情況，最后基于MATLAB軟件對輸出位移情況施行傅里葉變換，即可獲得該壓電陶瓷片驅動軸的共振頻率曲線。

　　實驗結果：

　　圖：實驗測試結果

　　測試結果如圖所示，x/y/z軸的一階固有頻率分別約為33.69kHz、33.75kHz和34.09kHz，均小于理論計算和有限元仿真結果。主要原因是三維橢圓振動加工平臺上附加了墊片（鋁板）質量，導致振動平臺的等效質量增加；其次振動平臺在整體裝配會由于整體質量的增加，其頻率會有所降低。不過所測量的振動平臺各個軸的固有頻率相對于實際要求的工作頻率仍有較大距離，可以滿足加工的需求。

　　安泰ATA-2082功率放大器的指標參數：

　　Aigtek安泰電子，致力于功率放大器、線束測試儀、計量源表的研發與生產，產品核心技術自主可控，多年以來我們致力于自主研發，全面助力我國科學技術的進一步發展！

　　【國產品牌，打破壟斷】

　　功率放大器市場一直被國外品牌壟斷，為了實現國產化，安泰人不斷進步，致力于自主研發。

　　【數控增益，各種兼容】

　　安泰所研發的功率放大器可以匹配市場上主流的信號發生器，實現放大信號的功能。

　　【測試多樣，功能升級】

　　輸出電壓軌三檔可調，直流偏置三檔可調，電流監測，參數自動保存。

　　【電阻切換，測量面廣】

　　安泰自主研發的功率放大器產品，輸入電阻兩檔可調，兼容市面所有主流的任意波形函數信號發生器，實現信號放大。

　　【液晶顯示，清晰可見】

　　安泰功率放大器儀器采用大尺寸的液晶顯示屏，測試界面一目了然，數據清晰可見。

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發布，西安安泰電子科技有限公司（Aigtek）是國內專業從事測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業。公司致力于功率放大器、計量校準產品、線束測試儀等產品為核心的相關行業測試解決方案的研究，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。