實(shí)驗(yàn)名稱：PZT4壓電陶瓷的溫度變化研究

研究方向：PZT4壓電陶瓷的強(qiáng)場下升溫變化研究

測試目的：探索大功率領(lǐng)域壓電陶瓷的應(yīng)用，探索大功率情況下壓電陶瓷溫度變化對(duì)材料特性的影響，從而探尋合適的驅(qū)動(dòng)方法降低由于壓電陶瓷升溫對(duì)器件特性的影響，這個(gè)大功率壓電陶瓷器件的應(yīng)用有著至關(guān)重要的作用。

測試設(shè)備: 示波器、信號(hào)發(fā)生器、 ATA-2082高壓放大器 電腦（處理數(shù)據(jù)）溫度監(jiān)測儀（監(jiān)控溫度變化） DSP720(監(jiān)控電流)

實(shí)驗(yàn)過程：

1. 將實(shí)驗(yàn)儀器放置合適位置，將實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行連接，檢查無誤后開機(jī)；

2. 將準(zhǔn)備測試PZT4陶瓷壓電振子放置夾具中；

3. 通過信號(hào)發(fā)生器給高壓放大器提供一個(gè)激勵(lì)信號(hào)（正弦波），調(diào)整高壓放大器的放大倍數(shù)，進(jìn)行輸出一定幅值的電壓施加在壓電振子上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；

4. 使用溫度監(jiān)測儀監(jiān)控該頻率，電壓幅值下的溫度；

5. 改變電壓幅值重復(fù)實(shí)驗(yàn)，并記錄數(shù)據(jù)；

6. 處理記錄的數(shù)據(jù)；測試完畢整理儀器。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試的PZT4壓電陶瓷振子的溫度變化情況，整理數(shù)據(jù)并進(jìn)行畫圖，整理出升溫曲線，左圖是監(jiān)控的電流變化情況，右圖是PZT4壓電振子的升溫變化情況，隨著輸入功率的增加，壓電振子出現(xiàn)了明顯的升溫變化。

高壓放大器在該實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的效能: ATA-2082 高壓放大器在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中為實(shí)驗(yàn)測試提供了一個(gè)穩(wěn)定的電壓，為實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行提供了必要條件。

ATA-2082高壓放大器具體指標(biāo)：

通道：雙通道

電壓：zui大輸出電壓800Vp-p（±400V）

電流：zui大輸出電流 40mA

帶寬：帶寬（-3dB）高達(dá)DC~200KHz

壓擺率：壓擺率 250V/μs

安泰自主研發(fā)的高壓放大器可用于模擬電路仿真、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)、換能器應(yīng)用、無線充電應(yīng)用、MEMS測試、無線通信等，可以匹配Tektronix、Keysight、Rigol等國內(nèi)外知名品牌的信號(hào)發(fā)生器，安泰測試可以免費(fèi)為客戶提供樣機(jī)演示服務(wù)（西安本地可免費(fèi)演示）。如需了解更多高壓放大器相關(guān)產(chǎn)品資料或者應(yīng)用歡迎訪問安泰測試網(wǎng)。

高頻MEMS測試

近期，某實(shí)驗(yàn)室咨詢高頻MEMS測試，需要實(shí)現(xiàn)正弦波和方波驅(qū)動(dòng)，信號(hào)帶寬高達(dá)7MHz，驅(qū)動(dòng)電平需要達(dá)到50Vp-p，需要具備掃頻功能和DC+AC工作模式，目前市面上的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓低，電壓小于10Vp-p帶負(fù)載能力弱，輸出電流是mA級(jí)別，無法解決高壓大功率驅(qū)動(dòng)問題。

如何解決高頻MEMS測試問題

通過和客戶技術(shù)交流，了解到高頻MEMS核心器件主要是一種壓電控制器件，主要是利用其壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換,可以通過將壓電控制器件在高頻電信號(hào)的激勵(lì)下產(chǎn)生高頻振動(dòng),激發(fā)出超聲波,可以通過壓電控制器件接收超聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)超聲信號(hào)轉(zhuǎn)換。

高頻MEMS驅(qū)動(dòng)方式一般為激振蕩式驅(qū)動(dòng)，利用方波（或脈沖）振蕩器來激勵(lì)發(fā)聲。高頻MEMS主要工作在1MHz以上的頻率上，電壓需要30Vp-p左右，要求大輸出功率，市場上常規(guī)的信號(hào)發(fā)生器輸出電壓低，帶負(fù)載能力弱，功率放大器和信號(hào)發(fā)生器都需要具有高性能和高品質(zhì)的輸出波形：一方面是良好的穩(wěn)定性能，輸出波形失真小，并且信號(hào)發(fā)生器還需要能產(chǎn)生多種波形信號(hào)；另一方面是良好的動(dòng)態(tài)性能，調(diào)幅調(diào)頻方便，負(fù)載適應(yīng)性好，此外有些測試除了需要信號(hào)發(fā)生器提供輸出電壓外，還需要功率輸出。

針對(duì)以上測試問題，提供信號(hào)發(fā)生器+功率放大器+泰克示波器的測試方案，并為他們提供了現(xiàn)場演示。

測試方案

客戶做測試實(shí)驗(yàn)需要的是高電壓信號(hào)，方波，頻率在7MHz左右，電壓在70Vp-p左右。信號(hào)發(fā)生器和放大器推薦的是泰克的AFG3000系列加功率放大器，信號(hào)發(fā)生器輸出電壓幅度只有5Vp-p，接上功率放大器，輸出電壓達(dá)到了50Vpp，功率大10W，頻率范圍是DC-20MHz，具備掃頻功能和DC+AC工作模式，具備單端輸出和差分輸出信號(hào)，輸出阻抗可調(diào)整，可驅(qū)動(dòng)各種阻性、容性、感性負(fù)載，完全滿足驅(qū)動(dòng)測試需求，功放輸出信號(hào)直接加載到高頻MEMS器件上面，同時(shí)使用泰克示波器進(jìn)行整個(gè)鏈路信號(hào)分析測試。

擴(kuò)展應(yīng)用

信號(hào)發(fā)生器+功率放大器+泰克示波器測試方案還可以應(yīng)用在壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)、傳感器測試、超聲波換能器驅(qū)動(dòng)和無損檢測、電磁閥和繼電器驅(qū)動(dòng)、MEMS控制驅(qū)動(dòng)、無線充電測試等。

總結(jié)

高頻MEMS驅(qū)動(dòng)測試要求

· 高電壓、高帶寬功率信息驅(qū)動(dòng)各種高頻MEMS器件。

· 多種功率和激勵(lì)波形選擇，可跟進(jìn)應(yīng)用需求進(jìn)行定制。

· 具備掃頻功能，AC+DC差分信號(hào)輸出模式等驅(qū)動(dòng)要求。

· 多通道組合，可以開展不同的測試選擇。

· 精密數(shù)控增益，以及良好的幅頻及相頻特性要求。

· 輸入輸出阻抗匹配可調(diào)，配合用戶信號(hào)源及負(fù)載（阻性、容性、感性負(fù)載）。

系統(tǒng)配置參考

西安安泰測試為西安本地客戶提供免費(fèi)樣機(jī)支持及上門演示服務(wù)，為全國客戶提供功率放大器樣機(jī)SY服務(wù)，如需了解更多應(yīng)用，歡迎咨詢安泰測試網(wǎng)。