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驗。

　　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、電流控制和保護電路的作用。通過放大電路將低電壓信號放大至足夠高電壓，以產(chǎn)生足夠電場強度驅(qū)動墨滴噴射；同時精確控制電流的大小和波形，實現(xiàn)墨滴噴射的精準控制，提高打印分辨率和質(zhì)量；通常還配備保護電路，防止因電壓過高或電流過大損壞打印頭，延長其壽命并提高系統(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對流體運動的影響，高壓放大器能夠提供精準的電壓調(diào)節(jié)，確保液體噴射的穩(wěn)定性和精準性。具體包括電壓放大，即將低電壓信號轉(zhuǎn)換成高電壓信號，以驅(qū)動打印頭產(chǎn)生電場，使液體在電場作用下實現(xiàn)噴射；電流控制，精確控制電流的大小和波形，從而實現(xiàn)對液體噴射的精準操控，如控制液滴的大小、速度和噴射頻率等，進而提高打印質(zhì)量和分辨率。

　　一、ATA-7030高壓放大器在噴墨打印過程實驗系統(tǒng)中的應(yīng)用

圖1：噴墨打印過程實驗系統(tǒng)總體框架

　　用于觀測打印液線的實驗系統(tǒng)總體框架如圖2、圖2(a)所示。噴墨打印實驗系統(tǒng)主要由微液滴噴射模塊和融合觀測模塊兩個部分組成，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程的形態(tài)變化。下面將詳細介紹這兩個模塊的組成器件及功能，各組件裝置圖如圖2(b)所示。

　　圖2：實驗系統(tǒng)裝置圖：①注射泵，②電壓裝置（2.1電壓信號源、2.2示波器、2.3功率放大器），③高速攝像機（3.1相機、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照明光學系統(tǒng)），⑤x-y移動平臺

　　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、移動襯底及電壓信號源、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，液滴在重力和電場作用下滴落至移動襯底，與其相互作用。液滴的尺寸與針頭大小、電場強度、注射泵泵壓大小有關(guān)，實驗中針頭內(nèi)徑為0.25mm，液滴直徑最小可達到400??m。

　　電壓裝置采用信號源和示波器，以及西安安泰公司的ATA-7030型高壓放大器，如圖2②所示。其中信號源用于產(chǎn)生一定波形的電壓信號，高壓放大器用于放大電壓，示波器用于測量并顯示波形。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，從而實現(xiàn)液滴尺寸的更小化。實驗中采用直流電壓，范圍控制在1.8～3kV，放大倍率固定為1000倍，通過調(diào)節(jié)信號源強度改變電壓值。操控輸出電壓信號可以通過計算機上的軟件快速進行。

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

　　圖3：錐射流觀測平臺：（a）實驗臺架和（b）主要實驗設(shè)備。其中1是高速相機，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移動平臺，11是電腦控制系統(tǒng)。1、2、5和6組成高速相機觀測系統(tǒng)，7、8和9組成高電壓產(chǎn)生系統(tǒng)

　　電流體噴印實驗平臺裝置如圖3（a）所示，主要功能模塊包括高電壓產(chǎn)生系統(tǒng)、高速相機觀測系統(tǒng)、流量驅(qū)動系統(tǒng)和平臺移動控制系統(tǒng)。實驗中的墨液通過注射器的注入，注射器與執(zhí)行機構(gòu)固定，由微泵驅(qū)動，如圖3（b）中3。注射器推進速度可以通過設(shè)置微泵控制器注入流量來改變，最小流量可達138nL/min。注射器可方便更換20~30G不銹鋼針頭，針頭通過鱷魚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)生任意波形信號輸入到高壓放大器，高壓放大器僅放大電壓信號，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±3kV。放大后的電壓通過示波器進行測量，示波器測量的電壓是其輸入電壓的1/1000。高電壓系統(tǒng)的三個儀器均可連接電腦，通過LabVIEW開發(fā)的控制軟件進行統(tǒng)一操控。注射器連同執(zhí)行機構(gòu)一起固定在并列的兩個FSL40直線導軌絲桿滑臺模組上，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。注射器正下方是樹脂基板，基板上放置光滑不銹鋼薄片，不銹鋼薄片通過鱷魚夾連接高壓放大器的負極。不銹鋼薄片上緊貼透明絕緣膠布，防止實驗過程中正負極相接。基板位于X-Y軸移動平臺上，該移動平臺由兩個28號微型步進電機垂直布置組成，電機由24V開關(guān)電源供電。電機的控制端連結(jié)電腦，通過電腦上的微軟基礎(chǔ)類庫開發(fā)的軟件設(shè)置運行速度，最小速度可達25μm/s。注射器針頭針尖水平位置布置有高速相機觀測系統(tǒng)，由圖3（b）中的1、2和4組成。高速相機捕捉畫面達200萬像素，在全畫幅下幀率最高達3000fps。顯微放大鏡頭用于放大圖像，最大放大倍數(shù)可達4倍。激光光源提供高強度光照，能夠在10000幀小畫幅下提供充足照明。

　　高壓放大器推薦：ATA-7030

圖：ATA-7030高壓放大器指標參數(shù)

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布，如想了解更多實驗方案，請持續(xù)關(guān)注安泰。Aigtek是國內(nèi)專業(yè)從事測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，一直專注于功率放大器、電壓放大器、功率放大模塊、高精度電流源等測試儀器產(chǎn)品的研發(fā)與制造。