压电喷墨打印头驱动系统：电压放大器赋能高精度多材料量产方案

　　实验名称：压电喷墨打印单元驱动

　　实验原理：由于压电式喷墨打印头是基于逆压电效应工作的，对压电驱动器进行振动测试一方面可以对不同尺寸参数的压电驱动器振幅进行实际测量，另一方面也可以从测量结果中分析其他振动信息来对压电喷墨波形的设计进行指导。一般的接触式振动测试方法需要在被测物体上加装各式传感器，不适用于微小物体、微小振动的测量，而激光多普勒振动测试技术是一种高精度、高分辨率、非接触式无损测量的方法。当激光器发出一束激光照射到振动物体的表面，反射回来的激光会携带振动物体的运动信息，激光的频率会发生变化，这就是多普勒频移现象。

　　测试设备：信号发生器、ATA-2021高压放大器、激光多普勒测振仪、示波器

图：激光多普勒测振实验系统图

　　实验过程：通过多普勒振动测试一方面可以获得振动板的振动方向，另一方面可以获得其固有频率和阶跃响应时间。首先在喷墨打印单元驱动器上下电极之间加载正向单梯形波(本文以上电极电位高于下电极电位为正向驱动波)上升时间=5us，电压保持时间=35us，下降时间=5us，驱动电压U=10Vpp，频率=10kHz，从激光多普勒振动测试系统得到压电振动板中心的位移---时间图（下图）。

图：单极性梯形波驱动下压电驱动器的位移变化实验曲线

　　实验结果：根据上图，结合多普勒测振仪的位移方向标定方式，可以判断振动板的振动方向：在电压上升时间内，振动板向腔室外侧运动，腔室体积扩大，产生负压，将墨水从供液池经限流部吸入压力腔室;电压保持时间内，振动板在平衡位置附近振动，位置基本不变，不产生压力波，电压上升沿产生的压力波在腔室内传播，电压下降时间内，振动板恢复原位，腔室体积缩小，产生正压，将墨水挤出喷孔。

　　选择该功率放大器的原因：带宽高、电压精准度高、输出波形好、操作简单。

图：ATA-2021B高压放大器指标参数　　

　　产品推荐：ATA-2000系列

图：ATA-2000系列高压放大器指标参数

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