高压放大器在压电驱动器的机翼除冰方法研究中的应用

实验名称：高压放大器基于压电驱动器的机翼除冰方法研究

研究方向：压电效应、多普勒激光测振

实验原理：多普勒激光测振仪是基于多普勒激光测振原理工作的，当四边固支的矩形板通过驱动器激振起来时，通过激光扫描铝板上的各个点，可以得出振动模态、振动位移和振动速度等。

测试设备：ATA-2021B高压放大器、多普勒激光测振仪、控制系统、压电片、铝板

图：测振实验工作原理

实验过程：

两个压电片和结冰面不是同一面。矩形板四支用两块10m厚的铝板夹持并用螺栓固定。夹持的固支件重量远大于矩形铝板的重量，能够保持铝板四边的固定。由测振仪的控制盒发出的信号经过功率放大器，激励两个压电片，激励的电压峰峰值达到50V。测振实验的工作原理如上图所示，对四边固支的矩形板进行测振实验，多普勒激光位移测振系统通过电脑控制，控制盒发出0-2kHz的扫频信号，通过功率放大器，测振实验中电压不用很高，放大为50V的峰峰值，信号驱动位于矩形板上的压电片，引起矩形板的振动，多普勒激光测振仪采集了振动模态、振动位移和振动速度等信息，并通过软件处理可以以图形的形式表示。

实验结果：

对薄板的振动通过多普勒激光测振仪采集，经过处理后可以得到薄板在两个压电驱动器作用下的频响曲线，如下图所示。

图：驱动器作用下薄板的频响曲线

上图的曲线显示的是铝板在0-2KHZ的频响曲线，从上面的曲线取峰值点，可以得出矩形板的共振频率点。由于矩形板的振动是个三维的振动，比较复杂，本文中只分析了对除冰较为重要的面外振动。将分析得到的共振频率值和仿真、理论计算得到的对比如下图所示。观察压电片的布片位置和第三阶固有振型可以看到，当两个压电片输入同样的激振信号，激起的第二阶模态因为相位差的缘故振幅会相互抵消，即第二阶振型的峰值因相互抵消而消失，所以在测振实验中无法观测到第二阶的共振频率。

图：不同振型的数值

安泰ATA-2021B高压放大器：

图：ATA-2021B高压放大器的指标参数

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