射频功率放大器在气泡塌缩速度测量实验中的应用

实验名称：基于Mie散射对气泡塌缩速度的测量

实验原理：单泡声致发光对液体类型、气体种类、液体介质中的气体浓度、液体温度、驱动频率等因素非常敏感，若有一种因素超出了发光的参数范围，即使谐振腔内存在着一个稳定的驻波场也很难使得气泡在谐振腔内产生发光现象。

图：单泡声致发光的实验装置示意图

实验过程：在装满有液体介质中的谐振腔内部形成一个稳定的驻波场，然后向此谐振腔里注射气泡,使得气泡能够稳定的存在于此驻波场中的波腹处，气泡在此处随着声驱动频率严格的进行周期性的膨胀，塌缩，然后发光的一系列过程。

测试设备：信号发生器；ATA-8202射频功率放大器，主要作用为球形谐振腔提供一个合适的功率，输入输出阻抗匹配50Ω，可使用外接信号源，功率输出100W；阻抗分析仪，主要作用是对充满水的球形谐振腔进行阻抗测量和分析，其测量频率范围：40Hz-110MHz；阻抗匹配线圈，电感范围：5.7-14.75mH。根据阻抗分析仪对球形谐振腔分析计算的结果，使用电感线圈沿一个方向缠绕于磁芯上，将其用于对球形谐振腔的感性阻抗进行匹配，使球形谐振腔的阻抗虚部为0，从而提高压电陶瓷片的电声转换效率。

图：Mie散射测量及校准的装置示意图

测试结果：在信号发生器上设置一个合适频率的正弦信号，此信号经过功率放大器获取一定功率进入阻抗匹配线圈，调节阻抗匹配线圈的磁芯位置使得阻抗匹配线圈能够抵消掉此频率下球形谐振腔的感性阻抗，从而使得对称贴合在球形谐振腔上的一对压电陶瓷片不断稳定的在向装满液体介质中的谐振胜内发射一定频率的声波，并在谐振腔内形成一个稳定的驻波场。然后再向谐振腔内使用注射器注射气泡，使得气泡能够稳定的存在于驻波的波腹处。再通过调节信号发生器上的频率、功率放大器上的功率和阻抗匹配线圈磁芯的位置，最终使得气泡在谐振腔里进行稳定的发光，此种方法形成的单泡声致发光在没有外界干扰时，可以稳定存在数小时。

ATA-8202射频功率放大器：

工作模式：ClassA

工作频率：100kHz~20MHz

P1dB输出功率：100W

饱和输出功率：200W

功率增益：47dB

可程控

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