實驗名稱：功率放大器在(zai)彎曲波(bo)聲學透鏡聚焦實驗中的(de)應用

　　實驗內容(rong)：測試彎曲(qu)波經(jing)相(xiang)鄰的聲學(xue)透鏡反射之(zhi)后，是否(fou)可以(yi)到達聚焦位置，實現能量收集的目的。

　　研(yan)究(jiu)方向：聲子晶體(ti)中的彈性(xing)波傳播機理研(yan)究(jiu)

　　測試設備：信號發生器，ATA-2022B高壓放大器、縱波(bo)直探(tan)頭(tou)、PZT、示波(bo)器、計(ji)算機等

　　實驗過程：

　　首先基(ji)于Minlin板(ban)理論和(he)相(xiang)位(wei)調制原(yuan)理設計(ji)了(le)(le)兩個(ge)相(xiang)鄰的透(tou)鏡(jing)，理論和(he)數值仿真證明(ming)了(le)(le)彎曲(qu)波(bo)(bo)會在(zai)一(yi)定區域內聚焦，且聚焦尺寸小于半波(bo)(bo)長(chang)。為(wei)了(le)(le)驗證這一(yi)設計(ji)理念(nian)，在(zai)鋁板(ban)邊界加工出聲(sheng)學透(tou)鏡(jing)，在(zai)激發區域布置PZT陣列，所有PZT以并(bing)聯的方式(shi)接入(ru)電路。

　　雖然PZT本身換能效率較高，但為了同時驅動整組陣列，需要接入功率放大器進行信號放大。本次實驗選用功率放大器型號為ATA-2022B高壓放大器，輸出(chu)端將電(dian)壓(ya)放大(da)20倍后接入(ru)PZT陣(zhen)列，從而提(ti)供足夠大(da)的電(dian)壓(ya)，同時驅(qu)動17個壓(ya)電(dian)陶瓷片，激勵端為窄帶脈沖信號(hao)，中心頻率為25kHz，可以(yi)實現完美的放大(da)。

　　接收端利用縱波(bo)直探頭在檢測(ce)區域進行(xing)逐(zhu)點采集信號，將(jiang)示波(bo)器連(lian)入電腦方(fang)便批量化(hua)處(chu)理。最后將(jiang)所有采集信號進行(xing)傅里(li)葉變換(huan)轉化(hua)到頻(pin)域，定(ding)性表征彎曲波(bo)聚(ju)焦的規律，并(bing)與(yu)仿真結果進行(xing)對比(bi)。

　　由兩(liang)個透鏡結合的板用(yong)于(yu)聚焦入射彎曲波的示意(yi)圖：

　　（a）透鏡的(de)示(shi)意(yi)圖(tu)；（b）底板(ban)的(de)理論模型。

　　矩形鋁板和(he)實(shi)驗(yan)系(xi)統，該矩形鋁板由兩個(ge)布置在(zai)角(jiao)落的透鏡制成。

　　實驗結果：

　　彎曲(qu)波聚(ju)(ju)焦(jiao)現(xian)象非常明顯，實際聚(ju)(ju)焦(jiao)位置（0.101m,0）與理論設計值（0.1m,0）非常吻(wen)合。聚(ju)(ju)焦(jiao)尺寸(cun)在(zai)x和(he)y方向(xiang)上(shang)(shang)分別是(shi)1.92cm和(he)1.40cm，相當(dang)于(yu)0.57λ和(he)0.42λ。Y方向(xiang)上(shang)(shang)的聚(ju)(ju)焦(jiao)尺寸(cun)小于(yu)半(ban)波長，這(zhe)表明它屬(shu)于(yu)亞(ya)波長聚(ju)(ju)焦(jiao)。

　　FFT后接收電(dian)壓的平(ping)方(fang)：（a）理(li)論聚(ju)焦位置附近；（b）當(dang)y＝0時沿著x方(fang)向；（c）當(dang)x＝0.101m時沿著y方(fang)向。

　　Aigtek安泰電子功率(lv)放大器在本次實驗(yan)中發(fa)揮的作(zuo)用：放大信(xin)號(hao)發(fa)生器的激勵信(xin)號(hao)，提供足夠(gou)大的電壓從而驅動PZT產生平行波

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