Aigtek功率放大器在彎曲波聲學透鏡聚焦實驗中的應用

      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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　ATA-2022B高壓放大器：

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