在現代科技發(fā)展進程中，聲探測技術的應用場景不斷拓展，如無損檢測、水下探測、醫(yī)療診斷等領域都依賴于聲波的有效利用。在這些應用里，電聲裝備作為關鍵部分，其探測性能與聲學特性緊密相連。隨著應用需求的增長，對電聲裝備探測性能的要求越來越高，這使得提升聲學特性成為該領域發(fā)展的關鍵問題之一。聲功能器件與電聲裝備的耦合為提升聲學特性提供了新方向，但其現有結構復雜、聲波調控能力有限，難以適應電聲裝備集成化、小型化和智能化的發(fā)展趨勢，因此急需探索新的理論、機理和結構。

　　在提升電聲裝備探測性能的研究中，功率放大器是一個重要因素。在水下聲吶探測方面，探測能力與聲壓級緊密相關。關于聲功能器件的研究過程中，如在對各類聲功能器件進行實驗測試時，功率放大器又發(fā)揮著不可或缺的作用，用于驅動聲波探頭產生所需聲波。因此，研究如何在聲學超構材料和新型聲功能器件的設計中，更好地利用功率放大器，成為推動電聲裝備技術發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

　　本實驗選用的功放是Aigtek,ATA-2021H,輸出電壓增益x0~60（0.1step/1step）可調最大輸出電壓200Vp-p(±100Vp)，最大輸出電流500mAp（＞50Hz）。

　　實驗名稱：聲紋影可視化系統(tǒng)實驗

　　實驗原理：

　　紋影可視化系統(tǒng)實驗原理基于聲波傳播對空氣密度的影響以及光線折射原理。聲波傳播時，空氣微團會發(fā)生膨脹與壓縮，進而形成疏密區(qū)域，導致空氣局部密度改變，引起折射率變化。從點光源發(fā)出的光線經凹面鏡會聚后，由于聲波造成的空氣折射率變化，部分光線偏離原路徑，落在相機光圈之外，從而在紋影圖像區(qū)產生明暗條紋，這些條紋對應著實際聲場，實現了聲波的可視化。實驗中，目標頻率25kHz方波信號由信號發(fā)生器產生，經功率放大器放大后驅動聲波探頭陣列發(fā)射聲波，聲波經矩形波導以平面波形式傳播進入樣品。LED點光源信號與目標頻率信號同步，微調頻率差可輔助觀察聲波“傳播”，以此來研究聲波在樣品中的傳播特性。

　　實驗框圖：

　　實驗實拍圖：

　　實驗過程：聲紋影可視化系統(tǒng)實驗旨在觀測聲隱身斗篷的“聲隱身”現象，其中功率放大器發(fā)揮著關鍵作用。實驗時，由信號發(fā)生器產生目標頻率25kHz的方波信號，該信號功率較弱，無法直接驅動聲波探頭陣列產生滿足實驗觀測需求的聲波。此時，功率放大器（AigtekATA-2021H）對信號進行放大，增強其功率。放大后的信號驅動聲波探頭陣列發(fā)射聲波，聲波經上下為吸收邊界的矩形波導以平面波形式傳播并進入3D打印制備的樣品。從點光源發(fā)出的光線經凹面鏡會聚，相機置于凹面鏡兩倍焦距處，因聲波傳播使空氣密度改變、折射率變化，光線產生偏移，在紋影圖像區(qū)形成對應實際聲場的明暗條紋，被相機拍攝后傳輸給計算機處理。LED點光源信號與目標頻率信號同步，微調頻率差可輔助觀測。在此過程中，功率放大器是信號得以有效放大的關鍵設備，它保證了聲波探頭能發(fā)射出強度足夠的聲波，讓實驗現象更明顯，確保了整個聲紋影可視化系統(tǒng)實驗的順利進行與觀測效果。

　　應用方向：聲學研究，聲功能器件研發(fā)與測試，水下探測，醫(yī)療診斷，安防與軍事

　　應用場景：聲紋影可視化系統(tǒng)、實驗過程、聲波可視化、聲學特性觀測，聲學超構材料、聲隱身斗篷、聲衍射超表面、近零折射率超構材料

　　產品推薦：ATA-2000系列高壓放大器

圖：ATA-2000系列高壓放大器指標參數

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