ATA-4052高壓功率放大器在超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)中的應(yīng)用

超聲電機(jī)是一種利用聲波振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)或線性運(yùn)動(dòng)的電器設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。在醫(yī)療行業(yè)，超聲電機(jī)被用于超聲圖像設(shè)備中，用于控制掃描頭的位置和方向，實(shí)現(xiàn)高分辨率的超聲成像。在自動(dòng)化控制領(lǐng)域，超聲電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)精密定位和準(zhǔn)確控制，被應(yīng)用于機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線等領(lǐng)域。此外，在光學(xué)設(shè)備、精密儀器、機(jī)械加工等領(lǐng)域，超聲電機(jī)也有著重要的應(yīng)用。

它的工作原理是通過(guò)超聲波的振動(dòng)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功率密度高、速度快、響應(yīng)迅速，與傳統(tǒng)的電機(jī)相比，超聲電機(jī)無(wú)需旋轉(zhuǎn)部分，摩擦損耗小，噪音低，壽命長(zhǎng)，性能方面具有更大優(yōu)勢(shì)。超聲電機(jī)一般使用壓電陶瓷材料做動(dòng)力源，想要更好的驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷，則需要更高指標(biāo)，更穩(wěn)定輸出的電壓與功率。因此需要高壓功率放大器來(lái)為此類應(yīng)用提供更高的電壓。Aigtek安泰電子ATA-4052高壓功率放大器，最大輸出電壓為310Vp-p（±155Vp），為此類應(yīng)用提供了較高的參數(shù)指標(biāo)。

本次Aigtek就整理了過(guò)往客戶案例，選取了其中一篇有關(guān)ATA-4052高壓功率放大器在超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)中應(yīng)用的案例與大家分享，希望能對(duì)領(lǐng)域內(nèi)各位工程師、研究人員有所幫助。

本實(shí)驗(yàn)使用到了ATA-4052高壓功率放大器、磁滯制動(dòng)器、直流電源、信號(hào)發(fā)生器等設(shè)備

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

本實(shí)驗(yàn)提出了一種大力矩徑向駐波型超聲波電機(jī)，在實(shí)現(xiàn)電機(jī)大力矩輸出的同時(shí)保持結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。首先設(shè)計(jì)并分析了電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，采用有限元法分析了電機(jī)定子的振動(dòng)特性。接著制作了超聲波電機(jī)樣機(jī)，樣機(jī)直徑為32mm。采用激光測(cè)振儀測(cè)量了定子的共振頻率及徑向振動(dòng)的振幅，測(cè)量結(jié)果與理論分析結(jié)果相吻合。最后，搭建了電機(jī)輸出特性測(cè)試平臺(tái)，測(cè)量了電機(jī)在不同電壓下的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示，定子工作模態(tài)的共振頻率為73．3kHz，當(dāng)施加的電壓幅值為100V、頻率為74kHz時(shí)，電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速為45r/min，堵轉(zhuǎn)力矩達(dá)到0．41N·m。與其他同尺寸的超聲波電機(jī)相比，所提出的徑向駐波型超聲波電機(jī)具有更大的堵轉(zhuǎn)力矩。

超聲電機(jī)測(cè)試中使用的高壓功率放大器ATA-4052，可對(duì)交、直流信號(hào)進(jìn)行放大輸出，單通道，在ATA-2000系列高壓放大器的基礎(chǔ)上對(duì)功率進(jìn)行了提升，指標(biāo)參數(shù)較為均衡，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)大功率壓電陶瓷、超聲電機(jī)、壓電疊堆、超聲換能器等高壓型負(fù)載。

電壓增益0~100倍數(shù)控可調(diào)，具體有細(xì)調(diào)與粗調(diào)兩種模式，配合液晶顯示屏，可以快速使用增益旋鈕對(duì)設(shè)備的電壓增益進(jìn)行調(diào)節(jié)，示數(shù)清晰界面簡(jiǎn)介便于操作，常摁Save鍵可一鍵保存當(dāng)前參數(shù)設(shè)置，為了保證使用人員安全還專門(mén)設(shè)置了過(guò)流保護(hù)裝置，1/100Monitor電壓監(jiān)測(cè)口與示波器直連可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓數(shù)值，該設(shè)備可匹配市面主流函數(shù)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行使用。

ATA-4052高壓功率放大器

帶寬：（-3dB）DC~500kHz

電壓：310Vp-p（±155Vp）

電流：2.82Ap

功率：437.1Wp

壓擺率：345V/μs

輸出：雙極性輸出

ATA-4052高壓功率放大器幅頻特性圖

ATA-4052電壓放大器負(fù)載曲線圖

綜上所述，超聲電機(jī)作為一種利用聲波振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電器設(shè)備，在醫(yī)療、自動(dòng)化控制、光學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。ATA-4052高壓功率放大器則可以幫助工程師及研究人員更好的進(jìn)行研究，超聲電機(jī)將會(huì)在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，并為人們的生活帶來(lái)更多便利與效益。

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審核編輯 黃宇