水下機(jī)器人技術(shù)是人類認(rèn)識(shí)海洋、開發(fā)利用海洋的主要手段之一，在水下作業(yè)、水下搜救、偵察、雷達(dá)、通信導(dǎo)航等諸多領(lǐng)域有重要應(yīng)用。近年來，水下機(jī)器人的微型化和集群化稱為研究的新熱點(diǎn)。傳統(tǒng)微型水下機(jī)器人采用電磁電機(jī)作為動(dòng)力推進(jìn)裝置，在深水高壓下遭遇難以逾越的障礙如密封性，耐壓性和自旋等問題。超聲電機(jī)經(jīng)電路絕緣處理即可對(duì)海水全開放，形成內(nèi)部無空腔的結(jié)構(gòu)，無需水密也不受水壓的限制，加上其結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單易于微小型化、能量密度大而效率高、響應(yīng)速度快易于控制、無電磁干擾隱蔽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為微小型水下機(jī)器人推進(jìn)系統(tǒng)的新選擇。

關(guān)于超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，安泰電子的ATG-2000系列功率信號(hào)源在該領(lǐng)域中，有較為廣泛的應(yīng)用，ATG-2000系列最大可以輸出1600Vpp的交流電壓，能夠驅(qū)動(dòng)市面上大部分的超聲電機(jī)。

實(shí)驗(yàn)名稱：潛航器水下運(yùn)動(dòng)特性測(cè)試

實(shí)驗(yàn)原理：超聲電機(jī)是將壓電陶瓷片進(jìn)行分區(qū)極化，在相鄰的分區(qū)上分別施加頻率相同、幅值相同，但相位角相差為π/2的交變電壓激勵(lì)信號(hào)。由于壓電陶瓷具有逆壓電效應(yīng)，因此可以在定子模態(tài)頻率上產(chǎn)生出兩個(gè)振幅相同，時(shí)間與空間上相差π/2的模態(tài)響應(yīng)，這兩個(gè)模態(tài)經(jīng)過疊加耦合后，在定子上形成了環(huán)繞定子旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的行波，之后通過摩擦力的作用帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。

實(shí)驗(yàn)框圖：

實(shí)驗(yàn)實(shí)拍圖：

實(shí)驗(yàn)過程：首先搭建水下實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括一個(gè)水箱、一臺(tái)功率信號(hào)發(fā)生器、一臺(tái)照相機(jī)以及一個(gè)潛航器。將潛航器懸掛在浮力泡沫上來平衡重力防止其下沉。使用功率信號(hào)源輸出50V不變，用于驅(qū)動(dòng)超聲電機(jī)，將頻率從76kHz調(diào)節(jié)至79kHz,步長設(shè)置為10Hz。用高速攝像機(jī)捕捉潛航器的運(yùn)動(dòng)軌跡。分析超聲電機(jī)的最佳工作頻率。

應(yīng)用方向：壓電陶瓷促動(dòng)、水下機(jī)器人驅(qū)動(dòng)、管道安全檢查、水下軍事裝備等

應(yīng)用場(chǎng)景：水下推進(jìn)、超聲電機(jī)、微控制器、壓電極化、防電磁干擾促動(dòng)器等

產(chǎn)品推薦：ATG-2000系列

圖：ATG-2000系列功率信號(hào)源指標(biāo)參數(shù)

西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的測(cè)試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。