电压放大器在超声驻波多层悬浮试验及仿真研究中的应用

实验名称：超声驻波多层悬浮试验及仿真

图1：超声驻波悬浮试验系统实物图

实验中使用ATA-2022B高压放大器、函数信号发生器、示波器、超声波换能器、反射端和高速成像测量系统来搭建超声驻波悬浮试验系统。首先进行多层悬浮试验，调节信号发生器输出频率为40kHz、幅值为20Vrms、占空比为50%的方波信号，使换能器工作于最佳谐振状态；调整谐振腔长度h为35mm左右时，实现了8个聚苯乙烯小球在空气中的稳定悬浮，如图2左边所示。通过计算可知，八层悬浮模式时的理论谐振腔距离应为33.5875mm，与试验值误差约为4.205%。

图2：左边为八层悬浮试验，右边为九层悬浮试验

调整谐振腔距离h为39.5mm时，可实现聚苯乙烯小球的九层悬浮模式，如图右边所示。相对于八层悬浮，小球径向位移增大明显增大，不断在中轴线位置上左右摇摆、受微小扰动后很难回复到稳定悬浮点，最后脱离声场。这是由于随着谐振腔距离的不断增加，声场能量损耗增大，小球在声场中受到的悬浮力减小、悬浮稳定性降低。

电压放大器推荐：ATA-2022B

图：ATA-2022B高压放大器指标参数

应用：超声测试、无损检测、驱动压电陶瓷、介电电泳细胞分选、超声雾化、超声聚焦

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审核编辑 黄宇