高壓放大器在噴墨打印和電流體噴印中有許多的應(yīng)用，下面就讓安泰電子來(lái)為大家介紹高壓放大器在噴墨打印和電流體噴印中的作用和實(shí)驗(yàn)。

　　噴墨打印

　　作用：高壓放大器在噴墨打印中主要起到電壓放大、電流控制和保護(hù)電路的作用。通過(guò)放大電路將低電壓信號(hào)放大至足夠高電壓，以產(chǎn)生足夠電場(chǎng)強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)墨滴噴射；同時(shí)精確控制電流的大小和波形，實(shí)現(xiàn)墨滴噴射的精準(zhǔn)控制，提高打印分辨率和質(zhì)量；通常還配備保護(hù)電路，防止因電壓過(guò)高或電流過(guò)大損壞打印頭，延長(zhǎng)其壽命并提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　電流體噴印

　　作用：電流體噴印的基本原理是利用電場(chǎng)對(duì)流體運(yùn)動(dòng)的影響，高壓放大器能夠提供精準(zhǔn)的電壓調(diào)節(jié)，確保液體噴射的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。具體包括電壓放大，即將低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成高電壓信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)打印頭產(chǎn)生電場(chǎng)，使液體在電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)噴射；電流控制，精確控制電流的大小和波形，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液體噴射的精準(zhǔn)操控，如控制液滴的大小、速度和噴射頻率等，進(jìn)而提高打印質(zhì)量和分辨率。

　　一、ATA-7030高壓放大器在噴墨打印過(guò)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖1：噴墨打印過(guò)程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體框架

　　用于觀測(cè)打印液線的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體框架如圖2、圖2(a)所示。噴墨打印實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由微液滴噴射模塊和融合觀測(cè)模塊兩個(gè)部分組成，分別用于產(chǎn)生直徑尺度在微米的微液滴和同步拍攝記錄微液滴與液線融合過(guò)程的形態(tài)變化。下面將詳細(xì)介紹這兩個(gè)模塊的組成器件及功能，各組件裝置圖如圖2(b)所示。

　　圖2：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置圖：①注射泵，②電壓裝置（2.1電壓信號(hào)源、2.2示波器、2.3功率放大器），③高速攝像機(jī)（3.1相機(jī)、3.2放大鏡頭），④激光光源（4.1控制單元、4.2激光器單元、4.3照明光學(xué)系統(tǒng)），⑤x-y移動(dòng)平臺(tái)

　　微液滴噴射模塊采用電流體噴印系統(tǒng)，包括注射泵、26G針頭、移動(dòng)襯底及電壓信號(hào)源、功率放大器、示波器電壓裝置。注射泵向注射器施加穩(wěn)定連續(xù)壓力，電壓裝置在針頭與襯底間施加穩(wěn)定電壓，兩者共同作用在針頭處產(chǎn)生微米尺寸的液滴，液滴在重力和電場(chǎng)作用下滴落至移動(dòng)襯底，與其相互作用。液滴的尺寸與針頭大小、電場(chǎng)強(qiáng)度、注射泵泵壓大小有關(guān)，實(shí)驗(yàn)中針頭內(nèi)徑為0.25mm，液滴直徑最小可達(dá)到400??m。

　　電壓裝置采用信號(hào)源和示波器，以及西安安泰公司的ATA-7030型高壓放大器，如圖2②所示。其中信號(hào)源用于產(chǎn)生一定波形的電壓信號(hào)，高壓放大器用于放大電壓，示波器用于測(cè)量并顯示波形。在針頭與襯底間施加電壓，增大了液滴垂直向下方向受力，使液滴更容易從針頭彎月面處分離，從而實(shí)現(xiàn)液滴尺寸的更小化。實(shí)驗(yàn)中采用直流電壓，范圍控制在1.8～3kV，放大倍率固定為1000倍，通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)源強(qiáng)度改變電壓值。操控輸出電壓信號(hào)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)上的軟件快速進(jìn)行。

　　二、ATA-7030高壓放大器在電流體噴印實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　圖3：錐射流觀測(cè)平臺(tái)：（a）實(shí)驗(yàn)臺(tái)架和（b）主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備。其中1是高速相機(jī)，2是顯微放大鏡頭，3是微量注射泵，4是注射泵控制器，5是激光光源控制器，6是激光光源，7是高壓放大器，8是函數(shù)發(fā)生器，9是示波器，10是XY移動(dòng)平臺(tái)，11是電腦控制系統(tǒng)。1、2、5和6組成高速相機(jī)觀測(cè)系統(tǒng)，7、8和9組成高電壓產(chǎn)生系統(tǒng)

　　電流體噴印實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝置如圖3（a）所示，主要功能模塊包括高電壓產(chǎn)生系統(tǒng)、高速相機(jī)觀測(cè)系統(tǒng)、流量驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和平臺(tái)移動(dòng)控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)中的墨液通過(guò)注射器的注入，注射器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)固定，由微泵驅(qū)動(dòng)，如圖3（b）中3。注射器推進(jìn)速度可以通過(guò)設(shè)置微泵控制器注入流量來(lái)改變，最小流量可達(dá)138nL/min。注射器可方便更換20~30G不銹鋼針頭，針頭通過(guò)鱷魚(yú)夾外接高壓放大器的正極。高壓放大器和函數(shù)發(fā)生器、示波器組成高電壓系統(tǒng)，如圖3（b）中7、8和9。該系統(tǒng)函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生任意波形信號(hào)輸入到高壓放大器，高壓放大器僅放大電壓信號(hào)，不放大頻率。函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生交流脈沖的最大頻率可達(dá)25MHz，高壓放大器在波形不失真的情況下最高放大的電壓不超過(guò)±3kV。放大后的電壓通過(guò)示波器進(jìn)行測(cè)量，示波器測(cè)量的電壓是其輸入電壓的1/1000。高電壓系統(tǒng)的三個(gè)儀器均可連接電腦，通過(guò)LabVIEW開(kāi)發(fā)的控制軟件進(jìn)行統(tǒng)一操控。注射器連同執(zhí)行機(jī)構(gòu)一起固定在并列的兩個(gè)FSL40直線導(dǎo)軌絲桿滑臺(tái)模組上，該模組能夠絲杠能以最小1mm/s的速度升降，即圖3（a）中的Z軸升降臺(tái)。注射器正下方是樹(shù)脂基板，基板上放置光滑不銹鋼薄片，不銹鋼薄片通過(guò)鱷魚(yú)夾連接高壓放大器的負(fù)極。不銹鋼薄片上緊貼透明絕緣膠布，防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中正負(fù)極相接。基板位于X-Y軸移動(dòng)平臺(tái)上，該移動(dòng)平臺(tái)由兩個(gè)28號(hào)微型步進(jìn)電機(jī)垂直布置組成，電機(jī)由24V開(kāi)關(guān)電源供電。電機(jī)的控制端連結(jié)電腦，通過(guò)電腦上的微軟基礎(chǔ)類庫(kù)開(kāi)發(fā)的軟件設(shè)置運(yùn)行速度，最小速度可達(dá)25μm/s。注射器針頭針尖水平位置布置有高速相機(jī)觀測(cè)系統(tǒng)，由圖3（b）中的1、2和4組成。高速相機(jī)捕捉畫(huà)面達(dá)200萬(wàn)像素，在全畫(huà)幅下幀率最高達(dá)3000fps。顯微放大鏡頭用于放大圖像，最大放大倍數(shù)可達(dá)4倍。激光光源提供高強(qiáng)度光照，能夠在10000幀小畫(huà)幅下提供充足照明。

　　高壓放大器推薦：ATA-7030

圖：ATA-7030高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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