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實(shí)驗名稱(chēng)：圓柱驅動(dòng)器的設計與性能測試 研究方向：基于介電彈性體的工作原理，設計了一種圓柱驅動(dòng)器，在理論分析、結構設計、加工制作和具體應用等方面進(jìn)行了闡述與分析。以VHB4910薄膜為介電彈性體材料，采用超彈性模型--Yeoh模型和Ogden模型，分別對圓柱驅動(dòng)器的電致變形過(guò)程構建數學(xué)理論模型，分析了預拉伸率、加載電壓等因素對驅動(dòng)器的驅動(dòng)性能(軸向應力、電致變形能力)的影響。以VHB4910薄膜為介電彈性體材料，采用超彈性模型--Yeoh模型和Ogden模型，分別對圓柱驅動(dòng)器的電致變形過(guò)程構建數學(xué)理論模型，分析了預拉伸率、加載電壓等因素對驅動(dòng)器的驅動(dòng)性能(軸向應力、電致變形能力)的影響。并且為了研究圓柱驅動(dòng)器的安全可靠的工作空間，從熱力學(xué)理論Helmholtz自由能函數出發(fā)，以Ogden模型為基礎，對驅動(dòng)器工作過(guò)程中的四種失效模式--機電失穩、電擊穿、張力失穩、極限拉伸斷裂，進(jìn)行數值分析求解，得到了驅動(dòng)器的有效工作空間，為驅動(dòng)器的設計提供了理論依據。 實(shí)驗目的：對圓柱驅動(dòng)器工作過(guò)程中的漏電現象建立了等效電路模型，對模型中的參數提出了測量方法，并采用實(shí)驗測定的方法對漏電電流進(jìn)行測量，驗證所設計的圓柱驅動(dòng)器，通過(guò)實(shí)驗對理論數據進(jìn)行實(shí)際測試。 測試設備：測試系統由高壓設備、位移測距儀、拉壓傳感器、計算機等組成。高壓設備采用安泰電子ATA-67100高壓放大器，電壓調節范圍為±10kVp電流輸出范圍為0-2mA，額定功率為20W可通過(guò)電源本身調節，也可以通過(guò)計算機遠程控制，工作穩定性可以達到小于0.1%h。電動(dòng)立式單柱測試臺內置傳感器，精度為士0.5%，最大負荷為100N，最大位移行程為580mm，拉伸速度為0.5mm/s。驅動(dòng)器的主要性能指標有:輸出位移AL、輸出力AF、臨界擊穿電壓AU、疲勞強度等。 圖：實(shí)驗測試裝置 實(shí)驗過(guò)程：為了更直觀(guān)的了解驅動(dòng)器的漏電現象，因此檢測圓柱驅動(dòng)器加載電壓過(guò)程中的電流變化來(lái)研究其漏電電流，泄漏電流的檢測實(shí)驗原理圖和實(shí)驗測試如圖2所示。實(shí)驗過(guò)程中，將一個(gè)大電阻與驅動(dòng)器串聯(lián)，對串聯(lián)電路加載不同傾斜率的斜坡電壓，打開(kāi)開(kāi)關(guān)，用示波器檢測串聯(lián)電阻R上的電壓變化，經(jīng)過(guò)換算后即為串聯(lián)電路中的電流，具體操作過(guò)程如下: �、賹Ⅱ寗�(dòng)器固定在測試平臺上，緩慢移動(dòng)測試平臺，每次拉伸的距離為L(cháng); �、诒３治恢闷胶夂�，測量圓柱驅動(dòng)器在當前位置的電容值; �、蹖︱寗�(dòng)器施加斜率200V的斜坡電壓，直至升壓至目標電壓，并保持一段時(shí)間; �、苡檬静ㄆ鳒y量施加斜坡電壓過(guò)程中電阻R上的電壓變化U(t)，計算漏電電流; 圖2：泄漏電流的檢測實(shí)驗原理圖 實(shí)驗結果：在實(shí)驗過(guò)程中，使用的示波器模擬帶寬為100MHz，采樣頻率為1GS/s，可以實(shí)現快速采樣，采用的高壓探頭為1000:1，防止高壓對示波器的損壞。 目標電壓分別為1kV、3KV、4.5KV，電路中串聯(lián)的大電阻R為高電阻，電阻值為10兆歐，在檢測時(shí)圓柱驅動(dòng)器保持一段時(shí)間(10s)，處于靜止狀態(tài)，因此電容是恒定的，測量值為C-2.4nF。 圖4-7、圖4-8、圖4-9分別為目標電壓1kV、3KV、4.5KV時(shí)的泄洞電流檢測結果。從圖中可以看出，漏電電流有一定的波動(dòng)性，這是由于電壓發(fā)生變化時(shí)驅動(dòng)器軸向伸長(cháng)，結構會(huì )發(fā)生微小的改變，并且實(shí)驗過(guò)程中有外在環(huán)境的影響，因此采集到的數據有一定的波動(dòng)。對比三幅圖可以看出，加載電壓的大小雖然不同，但是泄電流的變化趨勢是一樣的，說(shuō)明驅動(dòng)器在加載電壓過(guò)程中存在著(zhù)電流泄露，并且隨著(zhù)電場(chǎng)強度的增加，泄漏電流越明顯。 泄漏電流i可由泄漏電流密度j乘以柔性電極的有效區域A得到。A為柔性電極的有效區域，A≈2500mm，泄漏電流密度j根據公式計算，通常取o=3.23x0.0004S/m，Ee=40MV/m，根據理論公式計算出的理論泄漏電流為圖中所示。 高壓放大器推薦：ATA-7100 圖：ATA-7100高壓放大器指標參數 本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn)，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。高壓放大器https://www.aigtek.com/products/bk-gyfdq.html |
