【概述】

本研究中使用Aigtek安泰ATA-2022B高壓放大器，搭建壓電驅(qū)動(dòng)器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。測(cè)試該驅(qū)動(dòng)器樣機(jī)的基礎(chǔ)性能，并進(jìn)行腦模型植入試驗(yàn)驗(yàn)證該驅(qū)動(dòng)器在柔性電極植入應(yīng)用中的有效性。

實(shí)驗(yàn)名稱：驅(qū)振一體式壓電驅(qū)動(dòng)器樣機(jī)性能測(cè)試

研究方向：驅(qū)振一體式壓電驅(qū)動(dòng)器的原理與建模、驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化、驅(qū)動(dòng)信號(hào)的硬件實(shí)現(xiàn)、驅(qū)動(dòng)器性能測(cè)試與優(yōu)化、振動(dòng)輔助植入應(yīng)用驗(yàn)證

測(cè)試設(shè)備：可升降平臺(tái)、上位計(jì)算機(jī)、ATA-2022B高壓放大器、示波器、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、激光位移傳感器。

實(shí)驗(yàn)過程：先搭建由氣浮隔震光學(xué)平臺(tái)、MCU、DAC、功率放大器、示波器、激光位移傳感器等組成的高精度測(cè)試系統(tǒng)，制作驅(qū)振一體式壓電驅(qū)動(dòng)器樣機(jī)；先開展空載性能測(cè)試，探究驅(qū)動(dòng)電壓/頻率與步距/速度、振動(dòng)電壓/頻率與振幅的關(guān)系，測(cè)定最小步長(zhǎng)、步進(jìn)特性、重復(fù)性，通過調(diào)整壓電疊堆恢復(fù)時(shí)間優(yōu)化植入速度；再以0.6%瓊脂糖凝膠為模擬腦模型，進(jìn)行植入性能測(cè)試，對(duì)比空載與帶載狀態(tài)下的驅(qū)動(dòng)器性能，優(yōu)化振動(dòng)電壓和頻率參數(shù)，開展二次植入試驗(yàn)，通過可視化分析與量化計(jì)算評(píng)估植入損傷程度，全面驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)器性能及振動(dòng)輔助植入的有效性。

圖：樣機(jī)測(cè)試系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

1、空載性能測(cè)試表明，驅(qū)動(dòng)器步距與驅(qū)動(dòng)電壓、振幅與振動(dòng)電壓均呈線性關(guān)系，一階共振頻率80Hz，最小步長(zhǎng)可達(dá)6.3μm，重復(fù)性誤差在合理范圍，縮短壓電疊堆恢復(fù)時(shí)間后植入效率提升72.6%。

2、帶載植入測(cè)試顯示，驅(qū)動(dòng)器在0.6%瓊脂糖凝膠模擬腦環(huán)境中運(yùn)動(dòng)形態(tài)穩(wěn)定，僅植入速度較空載略有降低，適配實(shí)際植入載荷需求。

3、振動(dòng)參數(shù)優(yōu)化結(jié)果表明，當(dāng)振動(dòng)頻率高于40Hz、電壓在20-40V范圍時(shí)，可有效避免柔性電極植入屈曲失效，實(shí)現(xiàn)順利植入。

4、二次植入試驗(yàn)驗(yàn)證了驅(qū)動(dòng)器在柔性電極形成膠質(zhì)包裹層后仍能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，靜置30分鐘后的二次植入軌跡雖有微小差異但不影響使用。

5、植入損傷評(píng)估顯示，柔性電極植入導(dǎo)致的損傷面積僅比其自身截面積增加23%，證明振動(dòng)輔助植入具有低損傷特性。

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

1.功率放大——提供足夠電壓與功率，保障驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)步進(jìn)與高頻振動(dòng)功能

2.寬頻帶與高壓擺率——精準(zhǔn)匹配驅(qū)動(dòng)步進(jìn)與振動(dòng)雙模式高頻切換

3.四象限輸出與低失真——確保植入過程中運(yùn)動(dòng)形態(tài)穩(wěn)定，為損傷評(píng)估等實(shí)驗(yàn)提供了穩(wěn)定的設(shè)備運(yùn)行保障

【推薦產(chǎn)品】：ATA-2022B高壓放大器

圖：ATA-2022B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。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。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)。

審核編輯 黃宇