高壓放大器在高溫壓電陶瓷在多場耦合實驗中的應用
【概述】
2025年西安交通大學研究團隊發布論文《高性能錳摻雜BiScO?–PbTiO?壓電陶瓷：兼具增強熱穩定性與耐電場特性》；研究中使用Aigtek安泰ATA-7030高壓放大器，搭建高溫和高電場實驗系統。為滿足壓電材料在極端環境下的應用需求，本研究系統評估了硬特性錳摻雜34BiScO?-66PbTiO?（BS-66PT-1Mn）、軟特性鈮摻雜36BiScO?-64PbTiO?（BS-64PT-0.125Nb）以及商用PZT-5A陶瓷在高溫與強電場條件下的性能。介電性能表征結果表明，BS-66PT-1Mn在高溫（300?°C）與強電場（100?V/mm）耦合條件下仍表現出良好的介電性能。
實驗名稱：高溫壓電陶瓷在多場耦合下的振速測試
研究方向：高溫壓電陶瓷的強場測試及在高溫換能器中的應用
實驗內容：在高溫和高電場下測試高溫壓電陶瓷的振速。信號由PSM3750頻率響應分析儀進行激勵信號輸出，通過ATA-7030高壓放大器進行電壓放大，施加在樣品的兩端，通過頻響儀器的軟件進行恒壓掃頻信號輸出，同時通過激光測振儀進行振速測試和信號采集。
測試設備：阻抗分析儀，計算機，ATA-7030高壓放大器，激光測振儀，高溫爐，夾具與壓電陶瓷樣品等。
實驗過程：測試系統主要包括阻抗分析儀（內置信號發生源）、高壓放大器、激光多普勒測速儀、高溫爐和計算機控制系統及軟件等。將樣品至于高溫爐中，溫度通過程序控制熱電偶貼近樣品以保證樣品的溫度，在測試中，計算機控制軟件發出指令，阻抗分析儀獲取指令后觸發掃頻的正弦信號，經高壓放大器放大之后施加在待測樣品上，引起樣品振動。樣品振動過程中，激光多普勒振動測速儀監測其振動速度，測試結果經過阻抗分析儀的軟件采集之后反饋到計算機終端，通過測振儀器的軟件進行最后處理，測試系統如下圖所示。
圖：實驗測試系統示意圖
實驗結果：
圖：實驗結果
BS-66PT-1Mn表現出較高的振動速度和較低的頻率偏移，在300℃下仍然能保持較高的振速。在200℃和20V/mm條件下，BS-66PT-1Mn表現的性能明顯優于傳統商用PZT-5A壓電材料和BS-PT-0.125Nb壓電材料。該實驗結果對高溫壓電換能器的壓電元件材料選用和器件設計提供了有效的理論支撐和指導。
安泰放大器在此應用中的產品優勢：
1.6kVp-p超高電壓輸出——產生驅動壓電材料所必需的高強電場
2.精準的低頻掃頻響應——適配壓電材料的諧振特性測試
3.高穩定性與四象限驅動能力——保障多場耦合極端環境下的數據可靠性
【文獻】高性能錳摻雜BiScO?–PbTiO?壓電陶瓷：兼具增強熱穩定性與耐電場特性
【推薦產品】：ATA-7030高壓放大器
圖：ATA-7030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。