用于压电陶瓷片容性负载电源
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。
现如今的航天科技已经取得了许多重大的突破,但是,有一些设计却由于种种原因仍然停留在上个世纪中期时候的水平,例如火箭的推进技术。至今为止,火箭推进依然是采用最为常规的化学推进剂。而化学燃料效能有限,又必须占据大量的空间,这使得其他火箭技术的发展也因而受阻。
在传统的火箭中,化学推进剂通过混合发生反应,进而产生热量并膨胀,燃烧室内的气体从尾部喷出,形成推力。火箭推进的原理就是利用这种反作用力。然而,化学推进剂所产生的推力除了推动火箭之外,还需要考虑这些燃料本身的重量和体积。这也就限制了火箭的性能,因为能够携带的燃料是有限的。
因此,只要是使用化学燃料,火箭必然不可能去到太远的地方,也突破不了速度的极限。那么,是否有新的方法来解决传统火箭的推进问题呢?电推进技术是一种解决方案,利用电场与带电粒子可以实现比化学燃料更高的性能。但是如前所述,这些方法都是五六十年代的思路,至今也几乎没有任何新的进步。
近年来,美国国家航空航天局(NASA)设立了相关的研究项目,目的就是要提出新的方案来解决这个问题。科学家们把目光投向了力学中的马赫效应(Mach effect):当物体加速时,其质量会发生轻微的改变,这种变化能够形成推进效应,即利用惯性原理就能做到突破传统火箭速度的目标。
十九世纪奥地利物理学家马赫(Ernst Mach)一生主要致力于实验物理学和哲学的研究。在空气动力学中广泛使用的马赫效应、马赫波、马赫角等概念均是由马赫率先进行研究,后世以他的名字进行命名并加以发展。今天的理论物理学家则是要把马赫效应运用到新的领域中。
具体的操作并不复杂,简单来说,利用在交变电压作用下会周期性膨胀的压电陶瓷片,当其膨胀或收缩时,内部的加速会使其质量变轻或变重,惯性的变化会让系统的质心朝一个方向移动,这就形成了推进力。在这个理论的支持下,研究人员着手进行了推进器的设计,他们首先通过名为“马赫效应引力辅助驱动器”的装置进行验证实验。
尽管这个推进器概念已经有了一些实质性的成果,但它至今为止仍然只是作为一种可能的猜想。事实上,科学家和研究人员也没有足够的理论对这项技术进行合理的解释。目前这项技术还需要更多的实验数据进行可行性方面的证明。而其中一个证明的难点在于,要能够确认这种作用是真实存在的,而不是其他物理效应所产生的干扰。
另一方面,不管是采用激光驱动、人为制造反物质作用,还是借助核动力,研究人员都需要找出一种最佳的方法,让这个概念成为真正能在太空中实现应用的技术,否则这些研究也不具备现实价值。就目前而言,研究人员利用这项技术仅仅能够制造出很小的推力,它与真正实现推动火箭之间还有很长的一段距离。
无论如何,这个理论让火箭推进技术的发展有了一个全新的方向。或许这也将会成为人类未来迈向宇宙更远处的第一步。
给个满意吧。。 迈克尔逊干涉仪,是1883年美国物理学家迈克尔逊和莫雷合作,为研究“以太”漂移而设计制造出来的精密光学仪器。它是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪,可以产生等厚干涉条纹,也可以产生等倾干涉条纹。主要用于长度和折射率的测量,若观察到干涉条纹移动一条,便是M2的动臂移动量为λ/2,等效于M1与M2之间的空气膜厚度改变λ/2。在近代物理和近代计量技术中,如在光谱线精细结构的研究和用光波标定标准米尺等实验中都有着重要的应用。利用该仪器的原理,研制出多种专用干涉仪。
。。。。。。。。。。。。。。。。。我就是传说中的分界线。。。。。。。。。。。。。。。。。在一台标准的迈克耳孙干涉仪中从光源到光检测器之间存在有两条光路:一束光被光学分束器(例如一面半透半反镜)反射后入射到上方的平面镜后反射回分束器,之后透射过分束器被光检测器接收;另一束光透射过分束器后入射到右侧的平面镜,之后反射回分束器后再次被反射到光检测器上。注意到两束光在干涉过程中穿过分束器的次数是不同的,从右侧平面镜反射的那束光只穿过一次分束器,而从上方平面镜反射的那束光要经过三次,这会导致两者光程差的变化。对于单色光的干涉而言这无所谓,因为这种差异可以通过调节干涉臂长度来补偿;但对于复色光而言由于在介质中不同色光存在色散,这往往需要在右侧平面镜的路径上加一块和分束器同样材料和厚度的补偿板,从而能够消除由这个因素导致的光程差。
在干涉过程中,如果两束光的光程差是光波长的整数倍(0,1,2……),在光检测器上得到的是相长的干涉信号;如果光程差是半波长的奇数倍(0.5,1.5,2.5……),在光检测器上得到的是相消的干涉信号。当两面平面镜严格垂直时为等倾干涉,其干涉光可以在屏幕上接收为圆环形的等倾条纹;而当两面平面镜不严格垂直时是等厚干涉,可以得到以等厚交线为中心对称的直等厚条纹。在光波的干涉中能量被重新分布,相消干涉位置的光能量被转移到相长干涉的位置,而总能量总保持守恒。
。。。。。。。。。。。。。。。。。。我依旧是分界线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 这个主要是测量钠双线的波长差。
【实验目的】
1.了解迈克尔逊干涉仪的干涉原理和迈克尔逊干涉仪的结构,学习其调节方法。
2.调节观察干涉条纹,测量激光的波长。
3.测量钠双线的波长差。
4.练习用逐差法处理实验数据。
【实验仪器】
迈克尔逊干涉仪,钠灯,针孔屏,毛玻璃屏,多束光纤激光源(HNL
55700)。
【实验原理】
1.迈克尔逊干涉仪
图1是迈克尔逊干涉仪实物图。图2是迈克尔逊干涉仪的光路示意图,图中M1和M2是在相互垂直的两臂上放置的两个平面反射镜,其中M1是固定的;M2由精密丝杆控制,可沿臂轴前、后移动,移动的距离由刻度转盘(由粗读和细读2组刻度盘组合而成)读出。在两臂轴线相交处,有一与两轴成45°角的平行平面玻璃板G1,它的第二个平面上镀有半透(半反射)的银膜,以便将入射光分成振幅接近相等的反射光⑴和透射光⑵,故G1又称为分光板。G2也是平行平面玻璃板,与G1平行放置,厚度和折射率均与G1相同。由于它补偿了光线⑴和⑵因穿越G1次数不同而产生的光程差,故称为补偿板。
从扩展光源S射来的光在G1处分成两部分,反射光⑴经G1反射后向着M2前进,透射光⑵透过G1向着M1前进,这两束光分别在M2、M1上反射后逆着各自的入射方向返回,最后都达到E处。因为这两束光是相干光,因而在E处的观察者就能够看到干涉条纹。
由M1反射回来的光波在分光板G1的第二面上反射时,如同平面镜反射一样,使M1在M2附近形成M1的虚像M1′,因而光在迈克尔逊干涉仪中自M2和M1的反射相当于自M2和M1′的反射。由此可见,在迈克尔逊干涉仪中所产生的干涉与空气薄膜所产生的干涉是等效的。
当M2和M1′平行时(此时M1和M2严格互相垂直),将观察到环形的等倾干涉条纹。一般情况下,M1和M2形成一空气劈尖,因此将观察到近似平行的干涉条纹(等厚干涉条纹)。
2.单色光波长的测定
用波长为λ的单色光照明时,迈克尔逊干涉仪所产生的环形等倾干涉圆条纹的位置取决于相干光束间的光程差,而由M2和M1反射的两列相干光波的光程差为
Δ=2dcos
i
(1)
其中i为反射光⑴在平面镜M2上的入射角。对于第k条纹,则有
2dcos
ik=kλ
(2)
当M2和M1′的间距d逐渐增大时,对任一级干涉条纹,例如k级,必定是以减少cosik的值来满足式(2)的,故该干涉条纹间距向ik变大(cos
ik值变小)的方向移动,即向外扩展。这时,观察者将看到条纹好像从中心向外“涌出”,且每当间距d增加λ/2时,就有一个条纹涌出。反之,当间距由大逐渐变小时,最靠近中心的条纹将一个一个地“陷入”中心,且每陷入一个条纹,间距的改变亦为λ/2。
因此,当M2镜移动时,若有N个条纹陷入中心,则表明M2相对于M1移近了
Δd=N
(3)
反之,若有N个条纹从中心涌出来时,则表明M2相对于M1移远了同样的距离。
如果精确地测出M2移动的距离Δd,则可由式(3)计算出入射光波的波长。
3.测量钠光的双线波长差Δλ
钠光2条强谱线的波长分别为λ1=589.0
nm和λ2=589.6
nm,移动M2,当光程差满足两列光波⑴和⑵的光程差恰为λ1的整数倍,而同时又为λ2的半整数倍,即
Δk1λ1=(k2+)λ2
这时λ1光波生成亮环的地方,恰好是λ2光波生成暗环的地方。如果两列光波的强度相等,则在此处干涉条纹的视见度应为零(即条纹消失)。那么干涉场中相邻的2次视见度为零时,光程差的变化应为
ΔL=kλ1=(k+1)λ2
(k为一较大整数)
由此得
λ1-λ2==
于是
Δλ=λ1-λ2==
式中λ为λ1、λ2的平均波长。
对于视场中心来说,设M2镜在相继2次视见度为零时移动距离为Δd,则光程差的变化ΔL应等于2Δd,所以
Δλ=
(4)
对钠光=589.3
nm,如果测出在相继2次视见度最小时,M2镜移动的距离Δd
,就可以由式(4)求得钠光D双线的波长差。
4.点光源的非定域干涉现象
激光器发出的光,经凸透镜L后会聚S点。S点可看做一点光源,经G1(G1未画)、M1、M2′的反射,也等效于沿轴向分布的2个虚光源S1′、S2′所产生的干涉。因S1′、S2′发出的球面波在相遇空间处处相干,所以观察屏E放在不同位置上,则可看到不同形状的干涉条纹,故称为非定域干涉。当E垂直于轴线时(见图3),调整M1和M2的方位也可观察到等倾、等厚干涉条纹,其干涉条纹的形成和特点与用钠光照明情况相同,此处不再赘述。
【实验内容与步骤】
1.观察扩展光源的等倾干涉条纹并测波长
①点燃钠光灯,使之与分光板G1等高并且位于沿分光板和M1镜的中心线上,转动粗调手轮,使M1镜距分光板G1的中心与M1镜距分光板G1的中心大致相等(拖板上的标志线在主尺32
cm
位置)。
②在光源与分光板G1之间插入针孔板,用眼睛透过G1直视M2镜,可看到2组针孔像。细心调节M1镜后面的
3
个调节螺钉,使
2
组针孔像重合,如果难以重合,可略微调节一下M2镜后的3个螺钉。当2组针孔像完全重合时,就可去掉针孔板,换上毛玻璃,将看到有明暗相间的干涉圆环,若干涉环模糊,可轻轻转动粗调手轮,使M2镜移动一下位置,干涉环就会出现。
③再仔细调节M1镜的2个拉簧螺丝,直到把干涉环中心调到视场中央,并且使干涉环中心随观察者的眼睛左右、上下移动而移动,但干涉环不发生“涌出”或“陷入”现象,这时观察到的干涉条纹才是严格的等倾干涉。
④测钠光D双线的平均波长。先调仪器零点,方法是:将微调手轮沿某一方向(如顺时针方向)旋至零,同时注意观察读数窗刻度轮旋转方向;保持刻度轮旋向不变,转动粗调手轮,让读数窗口基准线对准某一刻度,使读数窗中的刻度轮与微调手轮的刻度轮相互配合。
⑤始终沿原调零方向,细心转动微调手轮,观察并记录每“涌出”或“陷入”50个干涉环时,M1镜位置,连续记录6次。
⑥根据式(5-8),用逐差法求出钠光D双线的平均波长,并与标准值进行比较。
2.观察等厚干涉和白光干涉条纹
①在等倾干涉基础上,移动M2镜,使干涉环由细密变粗疏,直到整个视场条纹变成等轴双曲线形状时,说明M2与M1′接近重合。细心调节水平式垂直拉簧螺丝,使M2与M1′有一很小夹角,视场中便出现等厚干涉条纹,观察和记录条纹的形状、特点。
②用白炽灯照明毛玻璃(钠光灯不熄灭),细心缓慢地旋转微动手轮,M2与M1′达到“零程”时,在M2与M1′的交线附近就会出现彩色条纹。此时可挡住钠光,再极小心地旋转微调手轮找到中央条纹,记录观察到的条纹形状和颜色分布。
3.测定钠光D双线的波长差
①以钠光为光源调出等倾干涉条纹。
②移动M2镜,使视场中心的视见度最小,记录M2镜的位置;沿原方向继续移动M2镜,使视场中心的视见度由最小到最大直至又为最小,再记录M2镜位置,连续测出6个视见度最小时M2镜位置。
③用逐差法求Δd的平均值,计算D双线的波长差。
4.点光源非定域干涉现象观察
方法步骤自拟。
迈克尔逊干涉仪系精密光学仪器,使用时应注意防尘、防震;不能触摸光学元件光学表面;不要对着仪器说话、咳嗽等;测量时动作要轻、要缓,尽量使身体部位离开实验台面,以防震动。
一、两者的原理不同:
1、喇叭的原理:喇叭其实是一种电能转换成声音的一种转换设备,当不同的电子能量传至线圈时,线圈产生一种能量与磁铁的磁场互动,这种互动造成纸盘振动,因为电子能量随时变化,喇叭的线圈会往前或往后运动,因此喇叭的纸盘就会跟着运动,这此动作使空气的疏密程度产生变化而产生声音。
2、蜂鸣器的原理:电压式蜂鸣器 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。
多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后(1.5~15V直流工作电压),多谐振荡器起振,输出1.5~2.5kHZ的音频信号,阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
二、两者的种类不同:
1、喇叭的种类:包括带状、号角、气垫式喇叭等。
2、蜂鸣器的种类:包括有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。
三、两者的概述不同:
1、喇叭的概述:喇叭分为几种不同的乐器,一种管乐器,上细下粗,多用铜制成。另一种是现代的电声元件,作用是将电信号转换为声音,也叫扬声器。 还可用来形容替人鼓吹、宣传的人。
2、蜂鸣器的概述:蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器,采用直流电压供电,广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。
扩展资料:
蜂鸣器的使用注意事项:
蜂鸣器是不能用做矿石收音机的,因为,蜂鸣器内部有一个振荡电路,通上电源后就会驱动内部的一个微型喇叭发出蜂鸣声。蜂鸣器可不是一个单纯的小喇叭。另外,蜂鸣器有两种。一种是,内部自带振荡器的;一种是,需要外接一个振荡器的,也就是一个普通的微型喇叭。
对于不带振荡器的那种,也是不能用的,因为它的电阻一般为32欧姆左右,也有8欧或16欧的。这些都属于低阻抗的,所以不能用。
如果没有高阻耳机,也可以用一个电源变压器,一般为6V或12V的那种电源变压器,功率选用3到5W左右的那种,因为那种变压器的初级线径很细,圈数也多,阻抗也很大。目的就是为了使负载获得良好的阻抗匹配,使负载获得最大功率。
使用方法是这样的:把变压器的初级接到原来要接高阻耳机的那个地方;次级接你的普通耳机就可以了
参考资料来源:百度百科-蜂鸣器
参考资料来源:百度百科-喇叭