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       實(shi)驗名稱：功率(lv)放大器(qi)在彎曲波聲學透鏡聚焦實(shi)驗中(zhong)的應用

　　實驗(yan)內容：測試(shi)彎(wan)曲波(bo)經相鄰的(de)聲學透鏡反(fan)射(she)之后，是(shi)否可以到達聚焦位置，實現能量(liang)收集的(de)目的(de)。

　　研究方向：聲子晶體中的(de)彈性波傳播(bo)機(ji)理研究

　　測試設備(bei)：信號發生器(qi)，ATA-2022B高壓(ya)放大器(qi)、縱波直探頭、PZT、示(shi)波器(qi)、計算(suan)機(ji)等

　　實驗過程：

　　首先基于(yu)Minlin板理(li)(li)論(lun)和相位調制原理(li)(li)設計了兩個(ge)相鄰的透(tou)鏡，理(li)(li)論(lun)和數(shu)值仿真(zhen)證明(ming)了彎曲波(bo)會在一(yi)定(ding)區域內聚(ju)焦，且聚(ju)焦尺寸小于(yu)半波(bo)長(chang)。為了驗證這一(yi)設計理(li)(li)念，在鋁板邊界加工(gong)出(chu)聲學透(tou)鏡，在激發區域布(bu)置(zhi)PZT陣列，所(suo)有(you)PZT以并聯(lian)的方式(shi)接入電路(lu)。

　　雖然PZT本身換能(neng)效率較高，但為(wei)(wei)了同(tong)(tong)時驅動整組陣列(lie)(lie)，需要接入功率放(fang)大器(qi)進(jin)行信號(hao)(hao)放(fang)大。本次實(shi)驗選(xuan)用功率放(fang)大器(qi)型號(hao)(hao)為(wei)(wei)ATA-2022B高壓(ya)(ya)放(fang)大器(qi)，輸(shu)出(chu)端將(jiang)電壓(ya)(ya)放(fang)大20倍(bei)后接入PZT陣列(lie)(lie)，從而提供足夠(gou)大的(de)電壓(ya)(ya)，同(tong)(tong)時驅動17個(ge)壓(ya)(ya)電陶瓷片，激勵端為(wei)(wei)窄帶脈沖信號(hao)(hao)，中心(xin)頻率為(wei)(wei)25kHz，可以實(shi)現完(wan)美的(de)放(fang)大。

　　接收端利用(yong)縱波(bo)直探頭在(zai)檢測區域(yu)進行逐點(dian)采集信(xin)號，將示波(bo)器連入(ru)電腦(nao)方便批量(liang)化處(chu)理。最(zui)后將所有采集信(xin)號進行傅(fu)里葉變(bian)換轉化到頻域(yu)，定性表征彎曲波(bo)聚焦的規律，并與仿真(zhen)結果進行對比。

　　由兩個(ge)透鏡結合(he)的(de)板用于聚(ju)焦入射彎曲(qu)波的(de)示意圖：

　　（a）透鏡的示意圖；（b）底(di)板的理論模型。

　　矩(ju)形鋁板(ban)和實(shi)驗系統，該矩(ju)形鋁板(ban)由兩個布(bu)置在角落的透(tou)鏡制成(cheng)。

　　實驗結果：

　　彎曲波聚(ju)焦現象非(fei)常明(ming)顯，實際(ji)聚(ju)焦位置（0.101m,0）與理論設(she)計值（0.1m,0）非(fei)常吻合。聚(ju)焦尺(chi)寸(cun)在x和y方向(xiang)上(shang)分別是(shi)1.92cm和1.40cm，相當于(yu)0.57λ和0.42λ。Y方向(xiang)上(shang)的聚(ju)焦尺(chi)寸(cun)小于(yu)半波長(chang)，這表明(ming)它屬于(yu)亞(ya)波長(chang)聚(ju)焦。

　　FFT后接收(shou)電壓的平(ping)方：（a）理論聚焦位置附近；（b）當(dang)y＝0時(shi)沿著(zhu)(zhu)x方向(xiang)；（c）當(dang)x＝0.101m時(shi)沿著(zhu)(zhu)y方向(xiang)。

　　Aigtek安泰電(dian)(dian)子功率放(fang)大器(qi)在(zai)本次(ci)實驗(yan)中發揮的作用(yong)：放(fang)大信號發生器(qi)的激勵(li)信號，提供足夠大的電(dian)(dian)壓從而驅動PZT產生平行(xing)波

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