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想用压电陶瓷产生超声波,但是把压电陶瓷片直接接在信号发生器上却发不出超声波,是不是还需要驱动电路

优雅的鸡
复杂的芝麻
2023-03-22 22:21:00

想用压电陶瓷产生超声波,但是把压电陶瓷片直接接在信号发生器上却发不出超声波,是不是还需要驱动电路?

最佳答案
独特的西装
悲凉的保温杯
2025-10-08 01:23:08

是的,需要加个功率放大器呢,不然信号发生器输出的电压驱动不起来,信号发生器在测量各种电信系统或电信设备的振幅特性、频率特性、传输特性及其它电参数时,以及测量元器件的特性与参数时,用作测试的信号源或激励源,但是一般的函数信号发生器无论是进口的还是国产的,最大电压输出都是10Vpp-20Vpp,电流输出很小,用户在做很多测试是电压以及功率都不够,功率放大器就需要作为驱动放大部分来配合信号源来工作。

功率放大器从设备的兼容性、操作互通性的考虑,具有完整的输出保护电路(输出过流、过压保护),可配套任意品牌和型号的信号发生器,进行连接从而快速的搭建实验测试平台,可灵活控制输出电压和功率,最大输出18A的大电流,1600Vpp的电压,频率范围DC-24MHz。

功率放大器应用:电子类教学实验、超声波探伤、EMC信号加注、压电元件的驱动、磁性材料的磁化特性(B-H曲线)测量等。

最新回答
等待的铃铛
腼腆的小蝴蝶
2025-10-08 01:23:08

压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载,必须提供供容性负载快速放电的回路

,外电路还有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理(对外加电压而言,每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器),可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式:一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源,其体积小、效率高,但电源输出纹波较大,频响范围也较窄;另一种是直流放大电源,频响范围宽。

下面我发一份关于压电陶瓷驱动电源的文章,供你参考!

近年来国内对静态压电陶瓷驱动电源的研制取得了一定的进展,但大部分压电陶瓷驱动电源都是由分立性器件组成,结构较复杂,而且容易产生自激振荡,对电源的稳定性会产生影响。而采用高压运放的驱动电源,分辨率能达到mV级,输出纹波较小,不仅提高了电路集成度,而且可靠性也得到加强,因此可用于驱动压电陶瓷致动器。

压电陶瓷致动器驱动电源

1、压电陶瓷致动器对驱动电源的要求

压电陶瓷致动器的驱动电源应具有如下特点:

(1)压电陶瓷致动器的位移输出对外加驱动控制电压的响应速度,主要取决于驱动电源驱动电流的大小,因此驱动电源应具有较大的驱动电流,一般不应小于150mA;

(2)驱动电源的输出控制电压连续可调,对国产压电陶瓷致动器PTBS200系列而言,要求驱动电源输出电压为直流0~200V,连续可调;

(3)为适应高频响应的要求,驱动电源中应具有供容性负载快速放电的回路;

(4)由于压电陶瓷致动器主要应用于微纳米技术领域,所以驱动电源应具有良好的稳定性,其输出纹波电压应控制在很小的范围内;

(5)为实现位移的自动控制,驱动电源最好采用计算机控制。

压电陶瓷致动器外电路是一个容性负载,并有迟滞和蠕变现象。而驱动电源一般可分为电荷控制型和电压控制型。电荷控制型驱动电源基于电容器充电的原理(对外加电压而言,每个压电陶瓷片相当于一只平行板电容器),可以改善压电陶瓷的迟滞和蠕变。电压控制型驱动电源主要有以下两种形式:一种是基于DC/DC变换器原理的开关式驱动电源,其体积小、效率高,但电源输出纹波较大,频响范围也较窄;另一种是直流放大电源,频响范围宽,从发展趋势来看,其应用前景广阔。

2、驱动电源的设计

根据压电陶瓷致动器对其驱动电源的要求,本设计中的电源采用直流放大式电路。整个电源电路主要由计算机与数据采集卡、运算放大电路和高压电路等几部分组成。高压电路提供220V的直流电压,计算机通过LabView8.5控制数据采集卡产生一定的输出波形,得到0~5V的连续可调控制电压;放大电路实现电压的线性放大和功率放大,输出0~200V连续可调的直流电压,并决定着电源输出电压的分辨率和稳定性,是整个电源的关键。

① 高压电路

由于直流电压的稳定性直接影响驱动电源的稳定性,采用220V输出电压的高压电路,主要部分是将市电交流220V变为+220V直流电压的全桥整流供电电路。

② 波形发生电路

良好的输入波形是电源的关键之一,关系到压电陶瓷的伸缩变化。输入波形信号的频率、幅值可变,信号波形好,畸变小,不仅可以消除压电陶瓷本身的迟滞特性和蠕变特性,也能获得更广泛的应用。由于电压精度要求比较高,使用NI公司的具有16位模拟输入输出的多功能数据采集卡6221将数字量转换成模拟量,输出电压为0~5V,电压分辨率达到5/216,约等于0.076mV。采用LabView 8.5编程可以实现任意波形及缓变直流等输出,灵活性强,能满足各种需要。

③高压放大电路

采用美国APEX公司生产的高压运算放大器PA96和高精度运算放大器OP07串联组成串联负反馈放大电路。PA96是一种高压,大带宽的MOSFET运算放大器,输出电流达到1.5A,输出电压接近300V,安全操作区(SOA)没有二次击穿的限制,通过选择合适的限流电阻,可观察到任何负载下的安全操作曲线。PA96的最大失调电压为5mV,对要求分辨率为10mV以下的压电陶瓷驱动电源,其输入特性不能满足要求。在该电源的线性放大部分采用了PA96和OP07串联的复合放大器,从而使输入失调电压由前置放大器OP07控制。由于复合放大器的输入电压为0~5V,输出电压要求为0~200V,因此复合放大器的放大倍数要求为40。但增益过大会影响运放稳定性,因此选定PA96的闭环放大倍数为31,PA96和OP07串联后共同提供的放大倍数为40。根据放大倍数的分配要求可得:

R1=3kΩ,R2=117Ω,R3=180Ω,R4=6kΩ

由于构成负反馈电路,输出电阻非常小(mΩ级),因此具有很强的带负载能力。R5为限流电阻,其值由公式IL=0.68V/R5=125mA可得,这里为5.4Ω。

3、相位补偿与输出保护

自激现象是影响电源稳定性的一个主要因素。当集成运放的开环增益为一定值时,由于相移过大,电路会产生振荡现象,因此应对集成运放进行相位补偿。通常在输入端和输出端外接补偿元件,进行相位补偿。相位补偿不仅能提高运放的稳定性,还能扩展带宽。电路中PA96一级的闭环放大倍数为31,由此计算出其增益为30,根据PA96的数据资料,确定相位补偿电容值CC=10pF,闭环带宽大约为1MHz。OP07输入端的二极管D1、D2提供差模和共模保护,防止瞬态过压,输出二极管D3、D4可对瞬态过压进行保护,防止瞬态过压损坏OP07的输出。PA96放大器输入端的二极管D5、D6、D7、D8把放大器正负输入端的电压钳位在规定范围内,对运放起保护作用。

烂漫的酒窝
舒心的玫瑰
2025-10-08 01:23:08

1、按压电陶瓷片频率输出方波,声音大最好加电感、三极管升压驱动。

2、压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外, 还具有介电性、弹性等, 已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下,引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化,导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作,具有敏感的特性,压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等,除了用于高科技领域,它更多的是在日常生活中为人们服务,为人们创造更美好的生活而努力。

清爽的秀发
寂寞的画笔
2025-10-08 01:23:08

压电式蜂鸣器的结构图

压电蜂鸣片是将高压极压化后的压电陶瓷片黏贴于振动金属片上。当加入交流电压后,会因为压电效应而产生机械变形延长及收缩,利用此特性使金属片振动而发出声音。

炙热的铃铛
欣慰的胡萝卜
2025-10-08 01:23:08
压电陶瓷片是有固有频率的,它是由外形尺寸(圆形的是直径)决定。但是在固有频率的一定范围内,其发声音调是由驱动它的信号频率决定的。只要改变在此范围内的音频振荡器的频率就能改变基音调,如NE555等。因为压电陶瓷片的阻抗较高,驱动电压也较高,因此,通常要加一个音频升压变压器。

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2025-10-08 01:23:08
这个电压要直接连接到压电陶瓷的正负极才能有效地实现电致伸缩,如果只是把压电陶瓷置于空间电场之内,那么压电陶瓷正负极之间的电压会微乎其微,绝大部分部分电场能量都被空气(或真空)分走。

压电陶瓷在直流电压下发生电致伸缩时不会有电流流过,而在交变电场(电压)作用下发生电致伸缩时只会有很微小的电流流过它的正负极间,因为压电陶瓷的输入电阻极高,完全就是个绝缘体,但是它的两极之间镀有导电层,因此存在一个容量不大的平板电容,如果外加电压是交变的,会有很微小的交流电流通过这个电容流过。