功率放大器在椭圆超声辅助机械抛光中的应用

实验名称:

功率放大器在椭圆超声辅助机械抛光研究中的应用

测试设备:

压电陶瓷、电极材料Ag、功率放大器、频率特性分析仪等。

实验内容:

通过在一大块压电陶瓷上分割电极，实际上起到四片压电陶瓷并列排放的效果，电极的材料为Ag，功率放大器驱动压电陶瓷通过镀膜的方法镀在压电陶瓷表面，压电陶瓷和304不锈钢基体通过环氧树脂胶粘接，实现振动的传递。

实验过程:

谐振特性分析所用的电路图如图所示，频率特性分析仪提供扫频的输出信号，并可以测量压电陶瓷振子两端的电压和通过压电陶瓷振子的电流，功率放大器（ATA-4052)将输入信号放大后加到振子电路中，压电陶瓷振子串联一欧姆标准电阻。扫频范围为20k—30kHz。其中当只有间隔的两个电极通电时，振子的B4模态被激励，当四个电极同时通电时，振子的L1模态被激励。

实验结果:

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从图中可以看出，振子B4模态的谐振频率为24.10kHz，反谐振频率为24.22kHz，L1模态的谐振频率为24.01kHz，反谐振频率为24.24kHz。两种振动模式的谐振频率之间的差异约为0.09kHz，在使用该超声振子时这种程度的误差在允许范围内。此外，由于两个振荡模式之间的共振频率差较小，因此对于纵向和弯曲振动都可以在同一频率下获得最大振幅，此时合成的椭圆振动的振幅将是最大的。

L1模态的阻抗特性曲线

B4模态的阻抗特性曲线

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振子在24.22kHz的频率下激励时会产最优的超声椭圆轨迹。

L1模态和B4模态的阻抗特性对比

实验中使用到的ATA-4052 功率放大器指标参数：

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