高頻電壓放大器三維超聲橢圓振動平臺的測試應用
圖1：振動平臺樣機
實驗名稱：高頻電壓放大器三維超聲橢圓振動平臺的測試應用
研究方向：三維超聲橢圓
測試設備：ATA-2082高壓放大器、壓電陶瓷片、壓電疊堆、電容傳感器探頭、測振儀、數據采集卡
實驗內容：以共振頻率為約束條件設計了非共振型三維橢圓振動輔助加工平臺，實現了頻率、振幅、相等振動參數的可調性。以工作行程為目標的位移放大機構設計，基于該位移放大機構，設計出大行程解耦微定位平臺，運用理論建模與數值仿真的方法分析微定位平臺的靜動態特性，最終通過性能測試驗證所設計的振動平臺和微定位平臺的定位精度。
圖：振動平臺性能測試設置
實驗過程：
振動平臺樣機如圖1所示，樣機柔性機構部分采用電火花線切割慢走絲制造而成。振動平臺性能測試設置和系統示意圖分別如圖所示，振動平臺x、y、z三個方向分別采用1個單層壓電陶瓷片進行驅動。利用雙通道電壓放大器提供陶瓷片驅動所需的高頻電壓，放大器可產生的電壓范圍為-400V~400V，最大輸出頻率為150kHz(-3dB)。
圖：振動平臺性能測試系統示意圖
利用測振儀來檢測振動平臺的振動信號，分別在振動平臺進行一維、二維振動時，采集裝置的輸出位移。其中測振的最大測量頻率可達2.5MHz，位移分辨率精度可達50fm。通過數據采集卡收集測振儀輸出的電壓信號，采樣率可達到1.25MS/s。
首先由信號發生器產生從500Hz～50kHz的頻率變化的正弦信號，然后通過ATA-2082電壓放大器施加到壓電陶瓷片上，其次采用數據采集卡采集壓電陶瓷片驅動軸的輸出位移情況，最后基于MATLAB軟件對輸出位移情況施行傅里葉變換，即可獲得該壓電陶瓷片驅動軸的共振頻率曲線。
實驗結果：
圖：實驗測試結果
測試結果如圖所示，x/y/z軸的一階固有頻率分別約為33.69kHz、33.75kHz和34.09kHz，均小于理論計算和有限元仿真結果。主要原因是三維橢圓振動加工平臺上附加了墊片（鋁板）質量，導致振動平臺的等效質量增加；其次振動平臺在整體裝配會由于整體質量的增加，其頻率會有所降低。不過所測量的振動平臺各個軸的固有頻率相對于實際要求的工作頻率仍有較大距離，可以滿足加工的需求。
安泰ATA-2082功率放大器的指標參數：
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