高壓放大器在自清潔傳感器性能測試中的應(yīng)用
【概述】
2025年華中科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布論文《Superhydrophilic CuO nanowire QCM humidity sensor with horsefly-inspired self-cleaning ability applied for non-contact detection》；研究中使用Aigtek安泰ATA-7010高壓放大器，搭建傳感器性能測試系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)了一種表面覆蓋微凹坑陣列的超親水氧化銅納米線石英晶體微天平濕度傳感器，該傳感器具備優(yōu)異的自清潔性能。研究采用掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）和X射線光電子能譜（XPS）對傳感材料的物理化學(xué)性能進(jìn)行了原位表征；利用耗散型石英晶體微天平研究了樣品對水分子的傳感特性，結(jié)果顯示其靈敏度高達(dá)82.5±7.7Hz/%RH。通過分子動力學(xué)模擬與布魯瑙爾-埃米特-泰勒氮?dú)馕椒治觯沂玖搜趸~納米線的超親水性機(jī)理。隨后建立了氧化銅納米線濕度傳感模型，并通過理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的可靠性。基于該傳感器搭建了智能非接觸式傳感系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對人體呼吸與手指濕度強(qiáng)度的檢測。本研究證實(shí)了超親水氧化銅納米線在非接觸式傳感應(yīng)用中的優(yōu)異性能，為醫(yī)療健康監(jiān)測、工業(yè)環(huán)境檢測及人機(jī)交互領(lǐng)域提供了全新的解決方案。
實(shí)驗(yàn)名稱：高壓放大器在自清潔傳感器性能測試中的應(yīng)用
研究方向：微納傳感
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：對超疏水傳感器表面施加電壓使其充電，利用靜電力吸附周圍灰塵，形成均勻積灰層，模擬超疏水器件長期使用后的表面積灰狀態(tài)。再通過液滴滴落在積灰表面，觀察液滴的碰撞、鋪展與彈跳，驗(yàn)證超疏水表面的自清潔能力。
測試設(shè)備：信號發(fā)生器、ATA-7010高壓放大器、高速相機(jī)、微量注射泵等。
實(shí)驗(yàn)過程：
圖：實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)實(shí)物圖
濕度傳感器對于醫(yī)療、食品、電子來說至關(guān)重要。在實(shí)際使用中，濕度傳感器總是暴露在空氣中并變得多塵，傳感器表面灰塵將降低傳感性能。利用超疏水特性可以實(shí)現(xiàn)表面的自清潔功能，保障傳感器長時(shí)間正常工作。超親水傳感層和超疏水自清潔層對傳感器服役性能的影響仍然是濕度傳感研究的核心問題。本實(shí)驗(yàn)將驗(yàn)證超疏水表面的自清潔能力。將超疏水傳感器固定在絕緣支架上，連接傳感器表面與高壓放大器，持續(xù)給器件表面充電。向傳感器表面噴射粉塵，利用靜電力吸附灰塵，關(guān)閉高壓電源，將傳感器表面接地釋放殘留電荷。調(diào)節(jié)微量注射泵，向傳感器表面滴加一滴去離子水，用高速攝像機(jī)記錄液滴碰撞、鋪展與彈跳全過程。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果
通過高速相機(jī)可以觀察到，在超疏水自清潔層表面，得益于安泰高壓放大器對表面高壓充電，粉塵均勻吸附且無明顯缺失區(qū)域。在第0秒將液滴滴落到超疏水傾斜表面，液滴碰撞表面后迅速擴(kuò)張吸附表面灰塵，隨后在15ms內(nèi)發(fā)生反彈。在這個(gè)過程中，液滴可以將粉塵完全帶離器件表面，形成潔凈區(qū)域，實(shí)現(xiàn)表面的自清潔功能。
安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢：
1.高電壓輸出能力——產(chǎn)生足夠靜電力，表面高壓充電
2.輸出電壓穩(wěn)定性與低紋波——保障表面電荷均勻分布，避免局部放電
3.輸出可控性與安全保護(hù)功能——保障操作安全
【推薦產(chǎn)品】：ATA-7010高壓放大器
圖：ATA-7010高壓放大器指標(biāo)參數(shù)
本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專業(yè)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(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。
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