應用案例

【概述】

本研究中使用ATA-2021B高壓放大器，搭建電池超聲導波掃描實驗系統。明確超聲導波在電池中傳播特性的基礎上，搭建接觸式激勵-非接觸式接收”的超聲導波掃描實驗系統，設計并驗證面掃描實驗方案與線掃描實驗方案，最終為后續電池SOC/SOH表征與失效分析提供穩定的實驗系統、可靠的檢測方法及有效的動態導波數據。

實驗名稱：電池超聲導波掃描實驗系統搭建與實驗方案

研究方向：鋰離子電池超聲導波掃描實驗系統搭建、電池超聲導波面掃描實驗方案設計與驗證、電池超聲導波線掃描實驗方案設計與驗證

測試設備：超聲信號發生器（DG1022Z）、功率放大器(Aigtek ATA-2021H)、壓電陶瓷晶片、激光多普勒測振儀（LV-S01）、移動位移平臺（THYK-1）、電池、示波器(MSO5104)、PC、電池測試儀、數據采集卡。

實驗過程：

首先搭建了接觸式激勵-非接觸式接收的超聲導波掃描實驗系統，整合信號發生器、功率放大器、壓電陶瓷晶片構成激勵模塊，激光多普勒測振儀作為非接觸式接收模塊，搭配位移臺與LabVIEW程序實現自動掃描及tdms格式數據存儲；接著開展面掃描實驗，將磷酸鐵鋰軟包電池固定于墊有吸聲海綿的位移臺，以25kHz漢寧窗五周期正弦信號為激勵，采集50×51點等規格掃描信號形成三維波場矩陣，通過分析瞬時波場圖像與能譜圖驗證導波隨距離衰減、邊界反射的傳播規律；最后開展線掃描實驗，將壓電晶片固定于電池幾何中心，選取150點直線為掃描路徑，結合電池測試儀每6分鐘采集一次線信號，對信號做幅值開平方處理，驗證固定SOC下導波勻速傳播特性及SOC對導波傳播的影響。

圖1：鋰離子電池超聲導波掃描實驗系統

圖2：超聲信號掃描系統實驗平臺

實驗結果：

1、成功搭建接觸式激勵-非接觸式接收的超聲導波掃描閉環系統，各模塊協同穩定，可實現電池表面多位置信號定時采集與tdms格式存儲。

2、面掃描實驗獲取三維波場矩陣，驗證導波符合平板Lamb波傳播規律，能譜圖可反映其傳播情況。

3、線掃描實驗驗證固定SOC下導波勻速傳播，削減邊界不對稱反射，且SOC變化影響導波傳播特性。

圖3：超聲導波不同時刻的瞬時波場圖

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

一、高電壓輸出能力——為壓電晶片提供充足驅動能量

二、寬頻帶與高壓擺率——精準匹配正弦波形，保障導波模態純凈度與傳播特性精確表征

三、低失真與高輸出穩定性——保障測試中長時激勵一致性及數據可重復性

【推薦產品】：ATA-2021B高壓放大器

圖：ATA-2021B高壓放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。如想了解更多功率放大器等產品，請持續關注安泰電子官網m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。

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