高壓放大器在復(fù)合材料磁電性能研究中的應(yīng)用

時(shí)間：2023-01-12作者：西安安泰電子科技有限公司瀏覽：169

實(shí)驗(yàn)名稱：復(fù)合材料的磁電性能和高頻諧振響應(yīng)

研究方向：材料測(cè)試

測(cè)試目的：

由于在磁場(chǎng)探測(cè)、能量收集等領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景，多鐵性磁電復(fù)合材料已經(jīng)引起了持續(xù)的關(guān)注。磁電復(fù)合材料包含磁致伸縮相和壓電相，通過(guò)兩相界面進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變傳遞，從而通過(guò)對(duì)材料施加交流磁場(chǎng)引發(fā)振動(dòng)，這種振動(dòng)傳遞到壓電相會(huì)引發(fā)電極化，進(jìn)而引發(fā)磁電響應(yīng)。通過(guò)兩相材料的選擇、振動(dòng)模式的優(yōu)化，復(fù)合材料磁電耦合系數(shù)明顯提高，特別是近年來(lái)剪切磁電系數(shù)受到廣泛關(guān)注，在高頻磁場(chǎng)探測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景，可獲得高的信噪比，先前的工作使用鋱鏑鐵合金和釔鐵石榴石等磁致伸縮材料提供伸縮或剪切應(yīng)力，帶動(dòng)具有較大剪切壓電系數(shù)的鈮鎂酸鉛、鈦酸鎵鑭、聚偏氟乙烯等材料實(shí)現(xiàn)剪切應(yīng)變，制備伸縮-剪切或剪切-剪切振動(dòng)模式磁電復(fù)合材料。而作為一種具有高機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm和低介電常數(shù)ε的無(wú)鉛壓電材料，鈮酸鋰單晶具有較大的剪切壓電系數(shù)d15和d24，有望實(shí)現(xiàn)大的剪切磁電響應(yīng)；同時(shí)鈮酸鋰可以通過(guò)單晶切型變化獲得不同的壓電系數(shù)，有利于設(shè)計(jì)各向異性的剪切振動(dòng)模式磁電器件。因此，通過(guò)使用不同切型鈮酸鋰單晶研究剪切磁電系數(shù)具有理論和實(shí)用意義。

測(cè)試設(shè)備：機(jī)械夾持裝置、ATA-4014高壓放大器、阻抗頻譜分析儀、鈮酸鋰單晶材料、氧樹(shù)脂或α-氰基丙烯酸乙酯、鐵氟龍膠帶。

圖：伸縮-剪切模式磁電復(fù)合結(jié)構(gòu)示意圖

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

將單片尺寸為16mm×5mm×25μm的3,5,10片Metglas薄片分別用環(huán)氧樹(shù)脂粘接成Metglas疊層，從而提高其厚度和磁致伸縮應(yīng)力。使用尺寸為13mm×5mm×0.5mm的鈮酸鋰單晶制備Metglas/LiNbO3/Metglas疊層復(fù)合材料。伸縮-剪切結(jié)構(gòu)的機(jī)械夾持玻璃通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂或α-氰基丙烯酸乙酯進(jìn)行粘接，制備成疊層磁電復(fù)合材料，其中使用具有不同壓電系數(shù)d15(或d16)的鈮酸鋰xzt/0?,xzt/30?,xyt/0?,xyt/30?,xyt/41?等單晶切型。然后，使用ZJ-6型準(zhǔn)靜態(tài)d33/d31(+d15)測(cè)量?jī)x測(cè)試鈮酸鋰的剪切壓電系數(shù)，使用阻抗頻譜分析儀測(cè)試鈮酸鋰的電容和阻抗頻譜并計(jì)算介電常數(shù)。之后，將尺寸為12mm×5mm×1mm的薄磁帶放于伸縮-剪切結(jié)構(gòu)磁電復(fù)合材料的單側(cè)或兩側(cè)各放一片，并通過(guò)鐵氟龍膠帶固定其位置，使用實(shí)驗(yàn)室自行搭建的測(cè)試系統(tǒng)在1kHz時(shí)測(cè)試復(fù)合結(jié)構(gòu)的磁電系數(shù)，并在1kHz—1MHz頻率范圍內(nèi)使用ATA-4014功率放大器測(cè)試磁電響應(yīng)隨頻率的變化。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

不同粘接層數(shù)Metglas/LiNbO3(xzt/0?)伸縮-剪切復(fù)合結(jié)構(gòu)分別用環(huán)氧樹(shù)脂和α-氰基丙烯酸乙酯粘接機(jī)械夾持玻璃時(shí)的磁電系數(shù)，圖中寫明了相應(yīng)的剪切磁電系數(shù)，計(jì)算剪切磁電系數(shù)的公式為αE15=αE-Clamping?αE-Freedom，其中αE-Clamping表示機(jī)械夾持狀態(tài)測(cè)得的伸縮+剪切磁電系數(shù)，αE-Freedom表示機(jī)械自由狀態(tài)測(cè)得的伸縮磁電系數(shù)。圖中顯示較優(yōu)直流偏置磁場(chǎng)Hdc隨著Metglas薄片層數(shù)的上升而上升，這是由于較厚的磁致伸縮層需要較大的直流偏置磁場(chǎng)，而在10層Metglas薄片粘接時(shí)需要的直流偏置磁場(chǎng)仍小于100Oe(1Oe=79.5775A/m)，這得益于Metglas在面內(nèi)方向比傳統(tǒng)磁致伸縮材料Terfenol-D擁有較高的磁導(dǎo)率。在5層Metglas粘接時(shí)，磁性層厚度和壓磁系數(shù)的乘積有較優(yōu)值，此時(shí)復(fù)合材料具有較大磁電系數(shù)。當(dāng)把機(jī)械夾持玻璃的粘接劑換為環(huán)氧樹(shù)脂時(shí)，剪切磁電系數(shù)從82mV/(cm·Oe)提高到109mV/(cm·Oe)，且更換粘接劑使剪切磁電系數(shù)在不同層數(shù)Metglas的復(fù)合材料中均有提高，這是因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂比α-氰基丙烯酸乙酯粘接劑具有較高的彈性模量，可以對(duì)Metglas向兩側(cè)的振動(dòng)起到較好的抑制效果，使振動(dòng)能量更多地施加在壓電相上。為了證實(shí)剪切磁電系數(shù)和壓電系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)d33/d31(+d15)測(cè)量?jī)x實(shí)測(cè)了鈮酸鋰單晶的剪切壓電系數(shù)d15。結(jié)果表明實(shí)測(cè)剪切壓電系數(shù)和理論值能夠較好符合，鈮酸鋰xzt/30?切型的較大d15為77pC/N，實(shí)測(cè)值略小于理論值，是由于購(gòu)買的正常切型鈮酸鋰剪切壓電系數(shù)66pC/N也小于理論值74pC/N。為了研究晶體方向和介電常數(shù)的關(guān)系，使用阻抗頻譜分析測(cè)試了鈮酸鋰的電容。尺寸為13mm×5mm×0.5mm的鈮酸鋰晶片電容值Cp和頻率f的關(guān)系，xyt和xzt系列切型鈮酸鋰在頻率為1kHz時(shí)的電容值均為90pF，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的介電常數(shù)εT11為80，與理論結(jié)果一致。

圖：粘接不同層數(shù)Metglas伸縮-剪切復(fù)合結(jié)構(gòu)磁電系數(shù)αE15與直流偏置磁場(chǎng)的關(guān)系

安泰ATA-4014高壓功率放大器：

圖：ATA-4014高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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• 詞條

  詞條說(shuō)明

• 功率信號(hào)源應(yīng)用在哪些領(lǐng)域

  功率信號(hào)源是一種廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域的設(shè)備，它們能夠產(chǎn)生特定功率的信號(hào)輸出，為其他電子設(shè)備或系統(tǒng)提供所需的電能或能量。下面將介紹功率信號(hào)源在幾個(gè)不同領(lǐng)域的應(yīng)用。無(wú)線通信領(lǐng)域：無(wú)線通信系統(tǒng)需要穩(wěn)定而的功率信號(hào)源來(lái)提供電能給無(wú)線設(shè)備，如、基站和通信終端設(shè)備。功率信號(hào)源在無(wú)線通信領(lǐng)域的應(yīng)用涵蓋了蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信、無(wú)線局域網(wǎng)等多個(gè)方面。它們可以提供不同頻率、不同功率的信號(hào)輸出，滿足不同通信系統(tǒng)的需求。工業(yè)

• ATA-3000系列功率放大器在精密微流體控制中的典型應(yīng)用

  ATA-3000系列功率放大器在精密微流體控制中的典型應(yīng)用壓電陶瓷精密微流體控制應(yīng)用：精密微流體控制在醫(yī)藥配比、遺傳基因與生物工程、航空航天、等方面具有廣泛的應(yīng)用，特別是在大流量伺服閥先導(dǎo)控制領(lǐng)域，具有重要作用。隨著壓電陶瓷制造工藝及精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)等的發(fā)展，壓電陶瓷在精密微流量閥驅(qū)動(dòng)控制應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的研究，許多學(xué)者及研究人員先后研制出了壓電驅(qū)動(dòng)的伺服閥、開(kāi)關(guān)閥，且在微流量閥的控制方法的研究方面

• 高壓放大器芯片的作用和用途是什么呢

  高壓放大器芯片是一種應(yīng)用于電子、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域的電子元件，它可以將輸入信號(hào)放大到足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載所需的電平，并具有高性能、高可靠性和率等特點(diǎn)。下面安泰電子將詳細(xì)介紹高壓放大器芯片的作用和用途：圖：ATA-7000系列高壓放大器高壓放大器芯片主要起到信號(hào)放大的作用。它通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大處理，從而使其輸出電壓或電流達(dá)到足夠的水平，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)各種負(fù)載，如天線、傳感器和電機(jī)等。在實(shí)際應(yīng)用中，高壓放大器

• ATA-8035射頻功率放大器在通信領(lǐng)域的主要應(yīng)用

  ATA-8035射頻功率放大器簡(jiǎn)介ATA-8035是一款射頻功率放大器。其P1dB輸出功率250W，飽和輸出功率500W。增益數(shù)控可調(diào)，一鍵保存設(shè)置，提供了方便簡(jiǎn)潔的操作選擇，可與主流的信號(hào)發(fā)生器配套使用，實(shí)現(xiàn)射頻信號(hào)的放大。寬范圍供電電源，可兼容不同地區(qū)的電源標(biāo)準(zhǔn)。? ATA-8035射頻功率放大器參數(shù)指標(biāo)介紹* 工作模式：Class A* 工作頻率：100kHz~3MHz* P1dB