納米發(fā)電測試解決方案

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【納米發(fā)電技術(shù)概述】

納米發(fā)電機，是基于規則的氧化鋅納米線(xiàn)，在納米范圍內將機械能轉化成電能，是世界上最小的發(fā)電機。目前納米發(fā)電機可以分為三類(lèi)：

第一類(lèi)是壓電納米發(fā)電機；第二類(lèi)是摩擦納米發(fā)電機；第三類(lèi)為熱釋電納米發(fā)電機。一般被應用在生物醫學(xué)，軍事，無(wú)線(xiàn)通信，無(wú)線(xiàn)傳感。

【測試難點(diǎn)】

1、發(fā)電機產(chǎn)生的電流小

由于納米發(fā)電自身的技術(shù)特點(diǎn)，在研究過(guò)程中需要測試單位面積機械能產(chǎn)生的電能，測試產(chǎn)生的電壓，微小的電流及功率信號，電壓基本在幾伏甚至幾十伏，而電流一般都是uA甚至nA級別，功率在mW甚至uW級別。如何精確的測試微小電流及功率信號比較困難，對測試儀器精度和穩定性要求非常高。泰克吉時(shí)利公司專(zhuān)注于微小電信號測試，史上多位物理學(xué)諾貝爾獎獲得者都使用和信賴(lài)吉時(shí)利測試儀器。在納米發(fā)電研究中，吉時(shí)利的產(chǎn)品仍是業(yè)內大多數人的選擇，尤其在微小信號測試值得信賴(lài)。

2、大電機的內阻大，開(kāi)路電壓測不準

上圖為您介紹了測量靈敏度的理論極限取決于在電路中的電阻所產(chǎn)生的噪聲。電壓噪聲是與墊著(zhù)、帶寬和絕對溫度的乘積的平方根成正比的。從圖中可見(jiàn)，源電阻限制了電壓測量的理論靈敏度，也就是說(shuō)能準確測量一個(gè)1Ω源電阻的1uV信號時(shí)，如果該信號的源墊著(zhù)變成1TΩ，則該測量就會(huì )變得不可能。因為在源電阻為1MΩ時(shí)對于1uV的測量已經(jīng)接近理論極限了。這時(shí)候采用通常的數字萬(wàn)用表是無(wú)法完成這類(lèi)測量的。了解了這個(gè)原理，選擇合適的儀器是保證準確測試微小信號前提。

3、信號變化快，很難測電壓或者電流峰值

由于機械的拉伸和沖擊碰撞運動(dòng)都是在短時(shí)間內完成，而評價(jià)一個(gè)納米發(fā)電機的性能高低的一個(gè)關(guān)鍵因素是其輸出的峰值電流和峰值電壓，以及峰值功率，而采用傳統的表由于采樣率不足，就可能導致峰值點(diǎn)采集缺失，從而會(huì )誤導實(shí)驗人員，導致錯失機遇。

而吉時(shí)利的高阻計內置了模擬輸出端口，通過(guò)將測試信號轉化為一個(gè)2V的模擬電壓信號進(jìn)行實(shí)時(shí)輸出，這樣只需要在外部再加一個(gè)高速/高ADC的采集系統就可以將快速變化的電流，電壓和電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。

【納米發(fā)電測試方案】

微小電流信號測試應用

采用高內阻的吉時(shí)利靜電計6517+數據采集儀DMM6500+納米發(fā)電采集軟件來(lái)進(jìn)行微小納米發(fā)電電流數據采集。

納米發(fā)電矩陣應用測試

  由于現在納米發(fā)電機中有一部分已經(jīng)轉向實(shí)際應用研究，其中之一就有壓力傳感方向，而矩陣式壓力傳感器的測試是很多老師和同學(xué)比較頭疼的一個(gè)問(wèn)題，為了解決這類(lèi)問(wèn)題，我們就根據要求搭建了一個(gè)測試方案如下：

測試配置：