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近期，某实验室咨询安泰测试，说他们需要做压电陶瓷驱动实验，而信号发生器输出电压低，带负载能力弱，无法解决高压大功率驱动问题，问我们是否能够帮助他们解决这一问题。

安泰测试技术针对这一问题，给实验室提供功率放大器+信号发生器的测试方案，并为他们提供了现场演示，wan美的解决了这个问题。

压电陶瓷作为一种电压控制器件，在精密仪器设备中有着广泛的应用。由于晶体的特性，压电陶瓷会在外部驱动电压下产生伸缩形变，形变量正比于驱动电压。如果驱动电压高达上千伏，则需要很高的驱动电源，动态工作时输出电流大，并且工作时热功耗较大。

压电陶瓷驱动方式一般为激振荡式驱动，利用方波（或短行波）振荡器来激励发声。压电陶瓷片主要工作在10KHz以上的频率上，电压需要200V左右，输出功率要求大，市场上常规的信号发生器输出电压低，带负载能力弱，功率放大器和信号发生器都需要具有高性能和高品质的输出波形：一方面是良好的稳定性能，输出波形失真小，并且信号发生器还需要能产生多种波形信号；另一方面是良好的动态性能，调幅调频方便，负载适应性好，此外有些测试除了需要信号发生器提供输出电压外，还需要功率输出。

客户做测试实验需要的是高电压信号，方波，频率在20KHz左右，电压在200Vp-p左右。信号发生器和放大器推荐的是泰克的AFG2000系列、ATA-2022H高压放大器，信号发生器输出电压幅度只有10Vp-p，接上高压放大器ATA-2022H，输出电压达到了200Vpp，功率Z大50W，频率范围是DC-1MHz，完全满足驱动测试需求，可直接进行驱动压电陶瓷片。

安泰的功率放大器解决了任意波形函数信号发生器的低电压和小功率问题，可驱动各种阻性、容性、感性负载，Z大输出高压1600Vpp，Z大电流18A，Z大功率810W，频率范围广DC-24MHz，单端输出和差分输出可选择，输出阻抗可定制。

信号发生器搭配功率放大器方案还可以应用在压电陶瓷驱动、传感器测试、超声波换能器驱动和无损检测、电磁阀和继电器驱动、MEMS控制驱动、无线充电测试等。

安泰测试为了帮助客户更好的解决测试问题，为西安本地客户提供免费样机演示服务，全国客户提供免费样机SY服务，如果您需要泰克示波器、功率放大器、信号发生器等样机演示服务，欢迎咨询安泰测试网。

实验名称：PZT4压电陶瓷的温度变化研究

研究方向：PZT4压电陶瓷的强场下升温变化研究

测试目的：探索大功率领域压电陶瓷的应用，探索大功率情况下压电陶瓷温度变化对材料特性的影响，从而探寻合适的驱动方法降低由于压电陶瓷升温对器件特性的影响，这个大功率压电陶瓷器件的应用有着至关重要的作用。

测试设备: 示波器、信号发生器、 ATA-2082高压放大器 电脑（处理数据）温度监测仪（监控温度变化） DSP720(监控电流)

实验过程：

1. 将实验仪器放置合适位置，将实验仪器进行连接，检查无误后开机；

2. 将准备测试PZT4陶瓷压电振子放置夹具中；

3. 通过信号发生器给高压放大器提供一个激励信号（正弦波），调整高压放大器的放大倍数，进行输出一定幅值的电压施加在压电振子上进行驱动；

4. 使用温度监测仪监控该频率，电压幅值下的温度；

5. 改变电压幅值重复实验，并记录数据；

6. 处理记录的数据；测试完毕整理仪器。

实验结果：

根据实验测试的PZT4压电陶瓷振子的温度变化情况，整理数据并进行画图，整理出升温曲线，左图是监控的电流变化情况，右图是PZT4压电振子的升温变化情况，随着输入功率的增加，压电振子出现了明显的升温变化。

高压放大器在该实验中发挥的效能: ATA-2082 高压放大器在整个实验过程中为实验测试提供了一个稳定的电压，为实验能够顺利进行提供了必要条件。

ATA-2082高压放大器具体指标：

通道：双通道

电压：zui大输出电压800Vp-p（±400V）

电流：zui大输出电流 40mA

带宽：带宽（-3dB）高达DC~200KHz

压摆率：压摆率 250V/μs

安泰自主研发的高压放大器可用于模拟电路仿真、压电陶瓷驱动、换能器应用、无线充电应用、MEMS测试、无线通信等，可以匹配Tektronix、Keysight、Rigol等国内外知名品牌的信号发生器，安泰测试可以免费为客户提供样机演示服务（西安本地可免费演示）。如需了解更多高压放大器相关产品资料或者应用欢迎访问安泰测试网。

高频MEMS测试

近期，某实验室咨询高频MEMS测试，需要实现正弦波和方波驱动，信号带宽高达7MHz，驱动电平需要达到50Vp-p，需要具备扫频功能和DC+AC工作模式，目前市面上的标准信号发生器输出电压低，电压小于10Vp-p带负载能力弱，输出电流是mA级别，无法解决高压大功率驱动问题。

如何解决高频MEMS测试问题

通过和客户技术交流，了解到高频MEMS核心器件主要是一种压电控制器件，主要是利用其压电效应和逆压电效应能够实现机械能与电能的转换,可以通过将压电控制器件在高频电信号的激励下产生高频振动,激发出超声波,可以通过压电控制器件接收超声波转换成电信号,从而实现超声信号转换。

高频MEMS驱动方式一般为激振荡式驱动，利用方波（或脉冲）振荡器来激励发声。高频MEMS主要工作在1MHz以上的频率上，电压需要30Vp-p左右，要求大输出功率，市场上常规的信号发生器输出电压低，带负载能力弱，功率放大器和信号发生器都需要具有高性能和高品质的输出波形：一方面是良好的稳定性能，输出波形失真小，并且信号发生器还需要能产生多种波形信号；另一方面是良好的动态性能，调幅调频方便，负载适应性好，此外有些测试除了需要信号发生器提供输出电压外，还需要功率输出。

针对以上测试问题，提供信号发生器+功率放大器+泰克示波器的测试方案，并为他们提供了现场演示。

测试方案

客户做测试实验需要的是高电压信号，方波，频率在7MHz左右，电压在70Vp-p左右。信号发生器和放大器推荐的是泰克的AFG3000系列加功率放大器，信号发生器输出电压幅度只有5Vp-p，接上功率放大器，输出电压达到了50Vpp，功率大10W，频率范围是DC-20MHz，具备扫频功能和DC+AC工作模式，具备单端输出和差分输出信号，输出阻抗可调整，可驱动各种阻性、容性、感性负载，完全满足驱动测试需求，功放输出信号直接加载到高频MEMS器件上面，同时使用泰克示波器进行整个链路信号分析测试。

扩展应用

信号发生器+功率放大器+泰克示波器测试方案还可以应用在压电陶瓷驱动、传感器测试、超声波换能器驱动和无损检测、电磁阀和继电器驱动、MEMS控制驱动、无线充电测试等。

总结

高频MEMS驱动测试要求

· 高电压、高带宽功率信息驱动各种高频MEMS器件。

· 多种功率和激励波形选择，可跟进应用需求进行定制。

· 具备扫频功能，AC+DC差分信号输出模式等驱动要求。

· 多通道组合，可以开展不同的测试选择。

· 精密数控增益，以及良好的幅频及相频特性要求。

· 输入输出阻抗匹配可调，配合用户信号源及负载（阻性、容性、感性负载）。

系统配置参考

西安安泰测试为西安本地客户提供免费样机支持及上门演示服务，为全国客户提供功率放大器样机SY服务，如需了解更多应用，欢迎咨询安泰测试网。

实验名称: 基于压电陶瓷的声光模式转换实验

研究方向：光纤模式

实验内容: 用高频高压信号驱动压电陶瓷振动光纤产生模式转换

测试目的：利用功率放大器对驱动电压的放大实现压电陶瓷的GX率振动

测试设备: 压电陶瓷

放大器型号: Aigtek: ATA-2022H

实验过程:

信号发生器产生的高频正弦信号（1 MHz 附近）通过高频电压放大器后，幅值（峰峰值）被放大到百伏左右，能够很好地驱动压电陶瓷片振动，产生我们所需要的高频有效振动实现模式转换实验。

测试结果：

信号发生器输出的信号电压幅值很低，对于压电陶瓷片的驱动能力弱，其振动效率很低，无法满足我们对于模式转换所需要的高频GX率振动。而加了高压功率放大器之后，驱动电压大幅增加，使得压电陶瓷片振动强度大，其产生的声光作用强，模式耦合实验结果理想。

安泰的功率放大器广泛应用于MEMS 实验、压电陶瓷、水声（换能器）磁性材料的磁化特性（B-H 曲线）测量以及YL领域（磁场生物效应）等众多领域。安泰免费为西安本地客户提供上门演示服务，为全国客户提供样机演示服务，如需了解更多，欢迎访问安泰测试网。

实验名称：功率放大器基于压电陶瓷的光纤声光移频实验中的应用

研究方向：光纤中声光效应

实验内容：用高频高压信号驱动压电陶瓷振动光纤产生声波，进而引起光的多普勒效应，产生移频分量。

测试目的：利用放大器对驱动电压的放大实现压电陶瓷的高效率振动， 驱动电压大幅增加，使得压电陶瓷片振动强度大，其增强的声光作用在光纤上产生有效的声波传输和多普勒频移。

测试设备: 压电陶瓷，耦合器，光纤光栅，PZT，功率放大器ATA-2022H等。

实验过程：

外差相干检测技术是基于探测光束和本振光束在探测器光敏面上混频实现，光外差相干检测可以响应光波的振幅、频率以及相位信息，适用于微弱信号的检测。提出了通过光纤中模式转换过程中的声光多普勒效应很好的实现了低频移量，并应用于振动探测。

基于模式选择耦合器（MSC）和 声致光纤光栅（AIFG） 制作了一 种光纤模式转换移频器（MCFS）。基本原理是通过光纤中LP11纤芯模式转换为基模的过程中，由于声光效应产生多普勒频移，可以直接得到一个 500kHz-1MHz的低频频移分量。并基于这种 MCFS 提出了两种外差相干检测方案，实现了光信息的相干检测与解调。实验中，采用ATA-2022H功率放大器对PZT进行放大，能够实现对高频PZT的有效驱动，放大倍数25倍，电压能够到100V，驱动频率到5MHz，能够很好的驱动PZT的高效振动，进而实现光纤上声波的传输，产生有效的光纤弯曲和对光波的多普勒效应。

测试结果：

全光纤FBG外差相干检测实验，使用MSC作为纤芯模式产生的器件，是因为全光纤结构的MSC不仅可以高效率地实现基模光束到高阶纤芯模式光束的转换，还可以利用SMF和FMF两个输出端消除SSBI，极大地提高外差相干检测的性能。

实验中将MSC的SMF输出端的光束称为探测光束，MSC的FMF输出端的光束称为本振光束，输出为LP11纤芯模式，通过光纤中声光效应产生光纤微弯曲形成动态长周期光栅，LP11纤芯模式在AIFG中转换回基模的同时，由于声光多普勒效应也会对转换回的基模有多普勒频移，频移量取决于光纤上施加的声波频率。实验图是基于MCFS和AIFG提出的全光纤外差相干检测方案图，通过3 dB单模光纤耦合器将MSC的SMF输出端和AIFG的FMF输出端连接起来，合成一束进入到光学示波器和频谱仪中测量其信号。

放大器在该实验中发挥的效能: 高频电压放大，驱动压电陶瓷产生声波振动增强，附加噪声小，移频量可控

您选择该放大器的原因: 放大效果好，能够增强光纤中声光效应

ATA-2022H功率放大器参数指标：

本文实验素材由西安安泰电子整理发布，西安安泰电子科技有限公司（Aigtek）是国内专业从事测量仪器研发、生产和销售的高科技企业。公司致力于功率放大器、计量校准产品、线束测试仪等产品为核心的相关行业测试解决方案的研究，为用户提供具有竞争力的测试方案，Aigtek 已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费shi用。如想了解更多实验方案，请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com.cn。

MEMS简介：

微机电系统（MEMS,Micro-Electro-Mechanical System），也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，是在微电子技术（半导体制造技术）基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。MEMS是一项革命性的新技术，广泛应用于高新技术产业，是一项关系到国家的科技发展、经济繁荣和国防安全的关键技术。

MEMS侧重于超精密机械加工，涉及微电子、材料、力学、化学、机械学诸多学科领域。它的学科面涵盖微尺度下的力、电、光、磁、声、表面等物理、化学、机械学的各分支。

MEMS是一个独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。常见的产品包括MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器等等以及它们的集成产品。

MEMS光栅应用测试：

MEMS光栅采用了硅微加工工艺技术，在外力作用下使光栅的某些特征参数（如周期、光栅等常数）发生改变，从而实时改变光栅的工作性能，实现光栅的可编程应用。基于其独特的优势，MEMS光栅已经用于光通信、高清显示设备、光谱分析等领域。MEMS光栅具有多种驱动方式，而静电驱动的 MEMS光栅，由于其工艺易于实现、耗能低、频率响应高，因此是常用的驱动方式。光栅光阀（GLV）和气体探测器（Polychromix）都是采用静电驱动的。静电驱动的可编程光栅还存在某些不足。静电驱动的能量密度较小，当结构需要比较大的工作位移（微米级），就必须增大驱动电压，驱动电压甚至达到上百伏。当结构受静电力作用，由于机械结构特有的惯性而产生弹性振荡，增大系统延迟。实际工作时，光栅等效电容会随光栅梁位移的改变而变化，导致驱动电路容性负载的变化。这些都为设计驱动电路带来困难。因此，MEMS光栅的工作性能很大程度上依赖于驱动放大器的性能。

MEMS测试功率放大器：

西安安泰电子科技有限公司生产的ATA-2000系列功率放大器提供了DC-1.5MHz的带宽，170Vpp~1600Vpp的输出电压范围，40mA~500mA的电流输出能力，是新型的MEMS相关应用的动态驱动研发测试的理想选择。

ATA-2000系列功率放大器，可以输出理想的单端及差分信号，为MEMS领域的研究提供了快捷的工具。同时该系列功率放大器，设计了良好的过压，过流，短路保护装置，同时为了更好的为MEMS测试客户应用，提供的完善的阻抗匹配网络，方便用户选择对应的匹配阻抗。

安泰ATA-2000系列功率放大器的增益数控可调，通过0.1的步进对于信号进行放大，方便用户调试。同时具有100:1的信号监控口，方便用户实时观测输出波形的变化。采用液晶显示，操作简单易懂。

如需申请样机SY或者现场演示欢迎访问安泰测试网。

目前，CAN总线已被广泛应用于飞机、火车、船舶、自动化以及农业机械方面。总线测试方面，示波器能够捕捉总线信号但受内存长度所限，无法长期监控，因此横河推出DL850V总线监控功能。

操作要点：

· 新CAN总线模块（型号720240），可以解读CAN总线协议，监视总线上的通信数据，显示趋势波形。把它作为一个总线节点连接到CAN总线，可以读取CAN总线的通信数据帧。

· 720240与其他模块组合可以同时测量CAN总线通信数据、电压 / 温度、传感器输出等模拟信号的时间变化，以及ECU逻辑控制信号。

产品优势：

示波记录仪 DL850E/DL850EV

横河示波记录仪

示波记录仪是一款功能强大的便携式数据采集记录仪，可以捕捉与分析瞬态事件，显示长达200天的趋势波形。通过插拔模块，可以灵活组合电信号与物理信号(传感器信号，如CAN、LIN和串行总线)的测量，还能实现实时功率运算的触发。

· Z大100MS/s，12bit垂直分辨率，Z大1000V输入

· Z大2Gpts(2GW)内存

· Z多可安装8个可插入模块，15种类型可供选择

· Z大128通道（16×8）通道输入

· 实时硬盘记录

1. 可选择内置硬盘和外置硬盘（eSATA接口）

2. 16个通道可同时提供100KS/s的记录

测试实例分享：

如需了解CAN总线测试方案详细内容，欢迎咨询安泰测试。

实验名称：高压放大器在压电陶瓷大功率测试系统中的应用

实验目的：在高振速下测试获得大功率的机械品质因数，客观的反应压电元件应用时的性能。

实验设备：信号发生器，电压/电流探针，计算机，ATA-4052高压放大器，数字示波器，激光测振仪，夹具与压电陶瓷样品等。

实验过程：测试系统主要包括信号发生器、高压放大器、数字示波器、电压/电流探针、激光多普勒测速仪、计算机控制系统及软件等。在测试中，计算机控制软件发出指令，信号发生器获取指令后触发一个初始的正弦信号，经高压放大器放大之后施加在待测样品上，引起样品振动。样品振动过程中，激光多普勒振动测速仪监测其振动速度，探针采集样品两端的电压或通过样品的电流。二者测试结果经过示波器采集之后反馈到计算机终端，通过自主开发的软件进行最后处理。测试系统的流程图如下所示。

实验结果：

机械品致因数机械能密度的变化及机械品致因数随振速的变化。

实验结论：

研究了压电陶瓷的大功率特性，压电陶瓷的机械品质因数随振速的变化曲线。研究结果表明，Qm值均随振速的增加均减少;振动模式或振动状态不同，曲线的变化趋势存在差异;在低振速(<0.2m/s)区域，硬性PZT压电陶瓷表现出较高的Qm值的稳定性，且在高振速区仍能保持较高的Qm值。无铅压电陶瓷在高振速区域表现出良好的稳定性。大功率特性的研究结果，对压电陶瓷选用和器件设计(如水声换能器的声源级)提供有效的理论支撑和指导作用。

实验中用到的高压放大器ATA-4052：

以上关于高压放大器ATA-4052在压电陶瓷大功率测试系统中的应用由西安安泰整理发布，安泰高压放大器广泛应用于压电陶瓷驱动、超声波测试、声呐系统应用和MEMS测试等，可提供免费样机试用服务，如果想了解高压放大器更多应用，欢迎访问安泰测试网www.agitek.com.cn。