高壓放大器在壓電驅(qū)動(dòng)器的機(jī)翼除冰方法研究中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)名稱：高壓放大器基于壓電驅(qū)動(dòng)器的機(jī)翼除冰方法研究

研究方向：壓電效應(yīng)、多普勒激光測(cè)振

實(shí)驗(yàn)原理：多普勒激光測(cè)振儀是基于多普勒激光測(cè)振原理工作的，當(dāng)四邊固支的矩形板通過驅(qū)動(dòng)器激振起來時(shí)，通過激光掃描鋁板上的各個(gè)點(diǎn)，可以得出振動(dòng)模態(tài)、振動(dòng)位移和振動(dòng)速度等。

測(cè)試設(shè)備：ATA-2021B高壓放大器、多普勒激光測(cè)振儀、控制系統(tǒng)、壓電片、鋁板

圖：測(cè)振實(shí)驗(yàn)工作原理

實(shí)驗(yàn)過程：

兩個(gè)壓電片和結(jié)冰面不是同一面。矩形板四支用兩塊10m厚的鋁板夾持并用螺栓固定。夾持的固支件重量遠(yuǎn)大于矩形鋁板的重量，能夠保持鋁板四邊的固定。由測(cè)振儀的控制盒發(fā)出的信號(hào)經(jīng)過功率放大器，激勵(lì)兩個(gè)壓電片，激勵(lì)的電壓峰峰值達(dá)到50V。測(cè)振實(shí)驗(yàn)的工作原理如上圖所示，對(duì)四邊固支的矩形板進(jìn)行測(cè)振實(shí)驗(yàn)，多普勒激光位移測(cè)振系統(tǒng)通過電腦控制，控制盒發(fā)出0-2kHz的掃頻信號(hào)，通過功率放大器，測(cè)振實(shí)驗(yàn)中電壓不用很高，放大為50V的峰峰值，信號(hào)驅(qū)動(dòng)位于矩形板上的壓電片，引起矩形板的振動(dòng)，多普勒激光測(cè)振儀采集了振動(dòng)模態(tài)、振動(dòng)位移和振動(dòng)速度等信息，并通過軟件處理可以以圖形的形式表示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

對(duì)薄板的振動(dòng)通過多普勒激光測(cè)振儀采集，經(jīng)過處理后可以得到薄板在兩個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器作用下的頻響曲線，如下圖所示。

圖：驅(qū)動(dòng)器作用下薄板的頻響曲線

上圖的曲線顯示的是鋁板在0-2KHZ的頻響曲線，從上面的曲線取峰值點(diǎn)，可以得出矩形板的共振頻率點(diǎn)。由于矩形板的振動(dòng)是個(gè)三維的振動(dòng)，比較復(fù)雜，本文中只分析了對(duì)除冰較為重要的面外振動(dòng)。將分析得到的共振頻率值和仿真、理論計(jì)算得到的對(duì)比如下圖所示。觀察壓電片的布片位置和第三階固有振型可以看到，當(dāng)兩個(gè)壓電片輸入同樣的激振信號(hào)，激起的第二階模態(tài)因?yàn)橄辔徊畹木壒收穹鶗?huì)相互抵消，即第二階振型的峰值因相互抵消而消失，所以在測(cè)振實(shí)驗(yàn)中無法觀測(cè)到第二階的共振頻率。

圖：不同振型的數(shù)值

安泰ATA-2021B高壓放大器：

圖：ATA-2021B高壓放大器的指標(biāo)參數(shù)

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