案例详解——压电陶瓷驱动实验

      压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。它的工作原理主要基于压电效应，这是一种特殊的物理现象，使得压电陶瓷在受到外力作用时能够产生电位差，反之施加电压也能引起机械形变。 

      压电陶瓷的主要参数指标之一就是谐振频率，而只用信号发生器无法满足压电陶瓷驱动的要求，此时需要用到高压放大器进行测试。

      Pintech品致HA-8202A的频宽为DC-300kHz，最高单端输出可达800Vp-p，差分输出1600Vp-p，满足市面上大部分压电陶瓷的性能测试。

 

实验框图

实验设备

 

      压电陶瓷、HA-8202A高压放大器、DG 5200函数波形发生器、MDO 7500A示波器

实验过程

 

      在正式实验前，先测量压电陶瓷的电容，设置高压放大器和波形发生器的参数，在不确定压电陶瓷具体参数的情况下，应将高压放大器的输出阻抗设置为5kΩ，设置的电压不宜过高，以免损伤仪器。可先调整放大后的电压为5V，频率设为1kHz。

      函数波形发生器产生的信号输入到高压放大器，高压放大器对输入信号进行放大，经放大后的电压加在压电陶瓷上，同时高压放大器的Monitor连接示波器观察输出。

      初步测试过程中，通过观察电流值、电压波形来判断是否在正常范围内，可以根据电容值、频率、电压值计算预估峰值电流来进行判断。若在正常范围内，后续便可以将高压放大器的阻抗设置为10Ω进行测试。测试时，需在调整频率的同时观察电压、电流的变化。

 

测试数据

      当系统处于谐振点时，此时压电陶瓷上流过的电流达到最大值，增大或减小电信号的频率时，峰值电流均变小，由此可推断出本样品的谐振频率为65kHz。

 

应用领域

 

      压电陶瓷、换能器、电光调制器、生物医学实验、介电弹性体驱动等。