高壓功率放大器在超聲懸浮中的應用

高壓功率放大器（指芯明天生產(chǎn)的高壓功率放大器，又名：功率放大器、電壓放大器等）是內部具有電壓與功率放大電路、可將微弱的外部模擬信號（如信號發(fā)生器）進行放大、輸出的放大器。高壓功率放大器的增益可高達180倍，并且它的輸出電壓值V、輸出頻率值f等皆可進行調節(jié)。

在介紹高壓功率放大器如何在超聲懸浮中應用前，我們先來了解下超聲懸浮技術及其應用。

超聲懸浮技術

超聲懸浮技術是地面和空間條件下實現(xiàn)材料無容器處理的關鍵技術之一，和電磁懸浮技術相比，它不受材料導電與否的限制，且懸浮和加熱分別控制，因而可用以研究非金屬材料和低熔點合金的無容器凝固。

超聲駐波懸浮原理

超聲駐波懸浮是超聲懸浮中的一種，其基本原理是壓電換能器產(chǎn)生聲源振動，聲波在輻射面和反射面之間多次反射疊加，當激勵信號聲源幾何位置滿足一定關系時形成駐波，利用超聲駐波與物體的相互作用產(chǎn)生豎直方向的懸浮力以克服物體的重量，同時產(chǎn)生水平方向的定位力將物體固定于聲壓節(jié)點處。激勵信號的不同，形成聲壓節(jié)點的位置和數(shù)量不同，所以可以在不同位置懸浮起物體。

超聲懸浮工作原理

超聲駐波懸浮特點

超聲駐波懸浮可以懸浮起小于1/4波長的任何物體，它也可以懸浮起活體生物而不影響其生命特征。與電磁懸浮技術相比超聲懸浮對試樣的電磁性能沒有特殊要求，懸浮穩(wěn)定，容易控制。

超聲駐波懸浮應用

超聲懸浮技術可以模擬空間無容器狀態(tài)，用于材料凝固理論和制備工藝的研究。超聲駐波聲場具有一個特殊的物理特性叫深過冷特性，深過冷特性指的是在超聲駐波聲場中物體低于它凝固點溫度仍然保持液態(tài)，正是因為這些特殊的性能，超聲駐波聲場廣泛的應用于新材料制備、新藥品制備、生物化學分析領域和精密傳輸領域。

在材料制備方面，由于它的深過冷物理特性，它可以制備出組織細化、均勻、高超導性能的材料，它還可以實現(xiàn)金屬粉末的分離，比如將二氧化硅與鐵粉末分開。

在生物化學分析領域，由于物體被懸浮起來沒有容器，它就避免了容器壁對樣品的污染、容器壁與樣品之間的相互化學作用，以及容器壁對檢測信號的干擾，因為大部分檢測原理都是基于光學原理，容器壁產(chǎn)生的光學效應會影響它的檢測精度。

在精密制造領域，超聲駐波聲場還可以實現(xiàn)精密元器件的非接觸懸浮傳輸和操作。

芯明天實驗驗證超聲駐波懸浮

超聲懸浮裝置簡圖如下圖所示。

超聲懸浮裝置簡圖

（1.高壓功率放大器 2.壓電陶瓷換能器 3.變幅桿?4.圓錐形發(fā)射端 5.懸浮樣品 6.凹球面反射面）

超聲駐波是由壓電陶瓷換能器的振動而產(chǎn)生，而壓電陶瓷換能器的振動是由高壓功率放大器的電信號控制。

為驗證超聲駐波懸浮現(xiàn)象，芯明天公司做了一個簡單的實驗，采用芯明天E01系列高壓功率放大器驅動一款壓電陶瓷換能器，驅動電壓為100V、驅動頻率約為22.5kHz。實驗證實，E01系列高壓功率放大器驅動壓電陶瓷換能器產(chǎn)生超聲駐波，可讓泡沫物產(chǎn)生懸浮現(xiàn)象，效果如下方視頻所示。

芯明天高壓功率放大器

綜上所述，高壓功率放大器在超聲懸浮中的作用是為產(chǎn)生振動的壓電陶瓷換能器提供控制電壓、頻率信號等。

芯明天公司專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)高壓功率放大器近20年，所生產(chǎn)的高壓功率放大器的型號達上百種，可選的參數(shù)范圍也非常寬泛，例如：輸出電壓可高達1800V，輸出帶寬可達500kHz，可選模擬、數(shù)字信號控制，單臺控制器的通道數(shù)可達300通道，具有機箱式、易集成式、小體積、板卡式、工業(yè)型、宇航級等。

?機箱式高壓功率放大器

芯明天E00/E01機箱式高壓功率放大器可輸出高達1800V的高壓，可選帶寬達150kHz，增益達180倍。

?小體積型高壓功率放大器

芯明天E53系列小體積型高壓功率放大器具有1個輸出通道，可將0~10V的模擬輸入信號放大至0~120V或150V并輸出，帶寬達10kHz，可選擇外部模擬信號控制或上位機軟件控制。

?集成式高壓功率放大器

芯明天E52系列高壓功率放大器可將0~10V模擬輸入信號進行12倍或15倍放大輸出，輸出峰值電流高達17A，帶寬可達10kHz。

?USB型高壓功率放大器

芯明天E63.C系列USB式高壓功率放大器，可對軟件控制，輸出0~150V電壓，可直接插入計算機進行輸出電壓大小及輸出頻率的控制。

?4通道高壓功率放大器

芯明天E80四通道高壓功率放大器可將0~10V電壓進行80倍放大輸出（即800V輸出），帶寬可達1kHz，可通過模擬或數(shù)字信號控制。

?板卡式高壓功率放大器

芯明天E80.A4K板卡式高壓功率放大器的體積超薄，具有4個輸出通道，可將0~10V模擬輸入電壓進行12倍放大至0~120V并輸出，非常易于集成。

?64通道高壓功率放大器

芯明天E82.A64K高壓功率放大器，具有64個輸出通道，可將0~5V模擬輸入電壓30倍放大至0~150V并輸出，帶寬可達30kHz。

?256通道高壓功率放大器

芯明天E82.A256K高壓功率放大器，具有256個輸出通道，可通過網(wǎng)口進行控制放大器的輸出電壓，帶寬可達1kHz，標準3U機箱。

哈爾濱芯明天科技有限公司是專注于壓電納米運動與控制系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術企業(yè)，提供基于壓電陶瓷微位移技術的微米級行程、納米級定位精度的直線運動產(chǎn)品，毫弧度級偏轉角度、納弧度級偏轉精度的角度運動產(chǎn)品與配套壓電控制器、高壓功率放大器產(chǎn)品以及相關解決方案，是中國壓電納米定位行業(yè)開發(fā)、創(chuàng)新、開拓的先鋒。

芯明天已獲得國家高新技術企業(yè)認定，并通過了ISO9001:2015質量管理體系認證，具有完善的質量管理體系，且研發(fā)實力雄厚，截至2013年年底，擁有軟件著作權等，涵蓋了精密定位、檢測、傳感、控制、軟件等精密定位方面的關鍵技術。

聚焦納米科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展，芯明天以擁有自主知識產(chǎn)權的精密定位技術為基礎，廣泛汲取技術經(jīng)驗、開拓創(chuàng)新，不斷突破行業(yè)技術壁壘，為國內外客戶提供個性化解決方案，協(xié)助客戶攻克技術難題，實現(xiàn)企業(yè)價值與客戶價值的共同提升。

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