電壓放大器基于壓電微機械超聲換能器用于聲納成像應用研究的應用
【概述】
某研究團隊使用電壓放大器，搭建聲納成像實驗系統。超聲波換能器在聲納成像系統中起著重要作用，因為它有助于實現電信號和聲信號的相互轉換。對于聲納成像設備，超聲換能器通常由塊壓電陶瓷制成，并在厚度振動模式下工作。隨著微機電系統（MEMS）技術的快速發展，微超聲換能器（MUT）應運而生。由于MUT具有小尺寸、批量模式生產和CMOS工藝兼容性，并且可以很容易地與先進的封裝技術進行陣列，許多研究人員已經探索了其替代傳統超聲換能器的應用。與PZT相比，AlN不含有毒鉛，并且與CMOS技術兼容。雖然它的壓電系數比PZT小一個數量級，但其介電常數小兩個數量級，理論上，AlNPMUT的接收靈敏度比PZTPMUT高一個數量級。因此，AlNPMUT具有替代聲納成像接收器陣列中的體傳感器的良好潛力。
安泰電子的ATA-2000系列高壓放大器基于采用AB類放大電路，具有低失真、高穩定的特點。其最大帶寬可達1MHz，最大輸出電壓可達1600Vpp，廣泛應用于各類壓電材料測試及性能評估。
實驗名稱：基于氮化鋁（AlN）的壓電微機械超聲換能器用于聲納成像應用研究
實驗原理：氮化鋁（AlN）作為壓電材料，具有寬帶隙、低介電常數、高熱導率、優異的壓電特性以及良好的化學穩定性，是制造PMUT的理想選擇。PMUT的工作原理基于壓電效應，即當壓電材料受到外力作用時，會產生電荷分布的變化，從而發射超聲波；反之，當壓電材料受到超聲波作用時，會產生機械振動，進而轉化為電信號。
實驗框圖：
實驗過程：為了測量PMUT的水下接收靈敏度，使用了來自研究機構的商用標準水聽器。同時，將PMUT*用作發射器，將商用標準水聲換能器PMUT作為接收器放置在距離發射器約3.6cm的地方，依次接收超聲。信號產生輸出一個1Vpp、5個循環的脈沖正弦波信號，該信號被功率放大器(ATA-2021BAigtek)放大60倍，以激勵PMUT發射器發射聲波。波通過水介質傳播，并被PMUT接收器和水聽器表面捕獲，經過前置放大器放大后在示波器上讀取和分析水聽器和PMUT接收器電壓的峰峰值。
應用方向：三維成像與定位、生物醫學成像、非接觸式測量與傳感、高分辨率成像、水下探測
應用場景：壓電微機械超聲換能器（PMUT)、氮化鋁（AlN）、聲納成像、三維成像、水下探測、陣列技術、高頻超聲
安泰放大器在此應用中的產品優勢：
一、高電壓輸出——驅動產生高強度聲波，保障水下接收靈敏度測量
二、寬頻帶與高壓擺率——精準匹配脈沖正弦波，保障PMUT發射信號的時頻特性
三、低失真與高輸出穩定性——保障水聽器與PMUT接收器電壓峰峰值對比測量的可靠性
【推薦產品】：ATA-2000系列高壓放大器
圖：ATA-2000系列高壓放大器指標參數
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