靜電懸浮位置控制系統(tǒng)原理介紹

靜電懸浮是一種利用靜電場中帶電樣品庫侖力抵消樣品重力從而實(shí)現(xiàn)樣品無容器狀態(tài)的方法，由于懸浮時(shí)不對(duì)樣品產(chǎn)生額外的能量輸入，也不對(duì)材料凝固過程帶來額外的干擾因素，易于結(jié)合其他非接觸測量設(shè)備實(shí)現(xiàn)材料的熱物性測量，更適合進(jìn)行空間材料科學(xué)實(shí)驗(yàn)，靜電懸浮裝置有可能成為中國未來空間材料科學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)裝置之一。高壓放大器在靜電懸浮裝置中有著重要作用。

靜電懸浮基本原理：

帶電物體在靜電場中會(huì)受到電場力的作用，如果電場力的大小能夠克服其自身重力，帶電物體就會(huì)懸浮起來。

帶電小球懸浮基本條件公式：

靜電小球懸浮系統(tǒng)組成及原理：

靜電懸浮位置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，該系統(tǒng)由電極、位置檢測與控制系統(tǒng)和高壓放大器等組成。以PSD 為位置測量傳感器，平行激光光源作為PSD的照明光源當(dāng)平行光通過懸浮樣品照射到PSD的感光面上時(shí)會(huì)留下懸浮樣品的陰影，PSD會(huì)輸出同陰影的二維位置(z, x)相關(guān)聯(lián)的電壓信號(hào)，控制單元根據(jù)PSD測量到的(z,x)二維位置信號(hào)，分別進(jìn)行控制算法運(yùn)算，將控制信號(hào)輸出給高壓放大器，由高壓放大器對(duì)電壓控制信號(hào)進(jìn)行放大，再分別施加控制高壓到上下電極和水平電極上，即通過調(diào)整靜電場的大小調(diào)整帶電樣品所受到的電場力，實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮樣品在垂直方向和水平方向上的位置控制。

靜電懸浮位置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

高壓放大器不僅在靜電懸浮裝置中有著重要作用，還被廣泛的應(yīng)用于水聲通信，MEMS傳感器的驅(qū)動(dòng)，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)，超聲波，微粒分選，超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)等多個(gè)領(lǐng)域。ATA-7000系列是一款理想的可放大交、直流信號(hào)的高壓放大器。單端輸出6kVp-p（±3kVp）高壓，可以驅(qū)動(dòng)高壓型負(fù)載。