Aigtek高压放大器在喷墨打印和电流体喷印中的作用和实验

　　高压放大器在喷墨打印和电流体喷印中有许多的应用，下面就让安泰电子来为大家介绍高压放大器在喷墨打印和电流体喷印中的作用和实验。
　　喷墨打印
　　作用：高压放大器在喷墨打印中主要起到电压放大、电流控制和保护电路的作用。通过放大电路将低电压信号放大至足够高电压，以产生足够电场强度驱动墨滴喷射；同时精确控制电流的大小和波形，实现墨滴喷射的精准控制，提高打印分辨率和质量；通常还配备保护电路，防止因电压过高或电流过大损坏打印头，延长其寿命并提高系统稳定性。
　　电流体喷印
　　作用：电流体喷印的基本原理是利用电场对流体运动的影响，高压放大器能够提供精准的电压调节，确保液体喷射的稳定性和精准性。具体包括电压放大，即将低电压信号转换成高电压信号，以驱动打印头产生电场，使液体在电场作用下实现喷射；电流控制，精确控制电流的大小和波形，从而实现对液体喷射的精准操控，如控制液滴的大小、速度和喷射频率等，进而提高打印质量和分辨率。
　　一、ATA-7030高压放大器在喷墨打印过程实验系统中的应用
图1：喷墨打印过程实验系统总体框架
　　用于观测打印液线的实验系统总体框架如图2、图2(a)所示。喷墨打印实验系统主要由微液滴喷射模块和融合观测模块两个部分组成，分别用于产生直径尺度在微米的微液滴和同步拍摄记录微液滴与液线融合过程的形态变化。下面将详细介绍这两个模块的组成器件及功能，各组件装置图如图2(b)所示。
　　图2：实验系统装置图：①注射泵，②电压装置（2.1电压信号源、2.2示波器、2.3功率放大器），③高速摄像机（3.1相机、3.2放大镜头），④激光光源（4.1控制单元、4.2激光器单元、4.3照明光学系统），⑤x-y移动平台　　微液滴喷射模块采用电流体喷印系统，包括注射泵、26G针头、移动衬底及电压信号源、功率放大器、示波器电压装置。注射泵向注射器施加稳定连续压力，电压装置在针头与衬底间施加稳定电压，两者共同作用在针头处产生微米尺寸的液滴，液滴在重力和电场作用下滴落至移动衬底，与其相互作用。液滴的尺寸与针头大小、电场强度、注射泵泵压大小有关，实验中针头内径为0.25mm，液滴直径最小可达到400𝜇m。
　　电压装置采用信号源和示波器，以及西安安泰公司的ATA-7030型高压放大器，如图2②所示。其中信号源用于产生一定波形的电压信号，高压放大器用于放大电压，示波器用于测量并显示波形。在针头与衬底间施加电压，增大了液滴垂直向下方向受力，使液滴更容易从针头弯月面处分离，从而实现液滴尺寸的更小化。实验中采用直流电压，范围控制在1.8～3kV，放大倍率固定为1000倍，通过调节信号源强度改变电压值。操控输出电压信号可以通过计算机上的软件快速进行。
　　二、ATA-7030高压放大器在电流体喷印实验系统中的应用
　　
图3：锥射流观测平台：（a）实验台架和（b）主要实验设备。其中1是高速相机，2是显微放大镜头，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是高压放大器，8是函数发生器，9是示波器，10是XY移动平台，11是电脑控制系统。1、2、5和6组成高速相机观测系统，7、8和9组成高电压产生系统
　　电流体喷印实验平台装置如图3（a）所示，主要功能模块包括高电压产生系统、高速相机观测系统、流量驱动系统和平台移动控制系统。实验中的墨液通过注射器的注入，注射器与执行机构固定，由微泵驱动，如图3（b）中3。注射器推进速度可以通过设置微泵控制器注入流量来改变，最小流量可达138nL/min。注射器可方便更换20~30G不锈钢针头，针头通过鳄鱼夹外接高压放大器的正极。高压放大器和函数发生器、示波器组成高电压系统，如图3（b）中7、8和9。该系统函数发生器产生任意波形信号输入到高压放大器，高压放大器仅放大电压信号，不放大频率。函数发生器产生交流脉冲的最大频率可达25MHz，高压放大器在波形不失真的情况下最高放大的电压不超过±3kV。放大后的电压通过示波器进行测量，示波器测量的电压是其输入电压的1/1000。高电压系统的三个仪器均可连接电脑，通过LabVIEW开发的控制软件进行统一操控。注射器连同执行机构一起固定在并列的两个FSL40直线导轨丝杆滑台模组上，该模组能够丝杠能以最小1mm/s的速度升降，即图3（a）中的Z轴升降台。注射器正下方是树脂基板，基板上放置光滑不锈钢薄片，不锈钢薄片通过鳄鱼夹连接高压放大器的负极。不锈钢薄片上紧贴透明绝缘胶布，防止实验过程中正负极相接。基板位于X-Y轴移动平台上，该移动平台由两个28号微型步进电机垂直布置组成，电机由24V开关电源供电。电机的控制端连结电脑，通过电脑上的微软基础类库开发的软件设置运行速度，最小速度可达25μm/s。注射器针头针尖水平位置布置有高速相机观测系统，由图3（b）中的1、2和4组成。高速相机捕捉画面达200万像素，在全画幅下帧率最高达3000fps。显微放大镜头用于放大图像，最大放大倍数可达4倍。激光光源提供高强度光照，能够在10000帧小画幅下提供充足照明。
　　高压放大器推荐：ATA-7030
图：ATA-7030高压放大器指标参数　　本文实验素材由西安安泰电子整理发布，如想了解更多实验方案，请持续关注安泰官网。Aigtek是国内专业从事测量仪器研发、生产和销售的高科技企业，一直专注于功率放大器、电压放大器、功率放大模块、高精度电流源等测试仪器产品的研发与制造。