高壓功率放大器在生物和超聲領域中具有重要作用,以下分別說明其在兩個領域中的作用和實驗:
生物領域
作用:高壓功率放大器用于將低功率的信號放大成高功率的超聲波,從而實現對生物組織的深入研究和測試。超聲波具有無創、無痛、無輻射等優點,在生物醫學領域的應用廣泛,包括超聲成像、超聲治療、超聲介導的基因和藥物傳遞等。高壓功率放大器能夠提供超聲波所需的高功率信號,驅動超聲換能器產生超聲波,進而作用于生物組織,產生各種物理和化學效應,如聲壓、聲流、熱效應等,研究人員通過對這些效應的測量和分析,了解生物組織的物理特性和化學組成。
實驗一、ATA-4315高壓功率放大器在生物電刺激技術研究中的應用
實驗原理:生物電刺激是一種通過外部電信號刺激生物體,引發其內部的電生理反應和生物學反應的技術。主要體現在生物體的神經系統和肌肉系統,當外部電信號施加到生物體上時,可以改變神經細胞的電位差,從而激活或抑制神經元的活動;在肌肉系統中,外部電流的刺激可以引發肌肉收縮或放松。以達到治療、康復或促進健康的目的。
圖:ATA-4315高壓功率放大器在生物電刺激技術研究中實驗框圖
圖:ATA-4315高壓功率放大器在生物電刺激技術研究中實驗實拍圖
信號發生器為ATA-4315高壓功率放大器提供信號,功放連接電極片,本次實驗中選取有心律失常的小鼠作為被測物,將電極片放置在小鼠的心臟位置,刺激信號為脈沖波,頻率1-160Hz,脈寬為2-500us,幅值從零逐漸遞增,通過小鼠電刺激過程中的各種生理反應和心電圖數據進行分析。電刺激過程中隨著頻率的增加,肌肉收縮和神經傳導的速度加快,而電信號幅值越大,其肌肉收縮和神經傳導的程度越大,脈寬則對應電刺激的持續時間。根據不斷的實驗,選取頻率100Hz,脈寬500us,幅值15Vpp對小鼠進行電刺激治療,通過心電圖觀測到小鼠的心律失常有所緩解。
超聲領域
作用:在超聲領域,高壓功率放大器主要用于驅動超聲換能器、壓電陶瓷等元件,產生高強度的超聲波,實現超聲加工、超聲成像、超聲聚焦等功能。超聲波的產生需要足夠的功率驅動,高壓功率放大器能夠提供所需的高電壓和大電流,使超聲換能器等元件產生機械振動,進而產生超聲波。此外,通過調節高壓功率放大器的輸出信號參數,還可以控制超聲波的頻率、振幅和相位等特性,以滿足不同超聲應用的需求。
實驗二、ATA-4315高壓功率放大器在聚焦聲場誘導虛擬光波導中的應用
圖:ATA-4315高壓功率放大器在聚焦聲場誘導虛擬光波導中的應用實驗實拍圖
實驗中先確定超聲換能器的最佳工作頻段,將換能器表面涂抹超聲凝聚并將全息板置于換能器表面,其中全息板用于調控超聲波的幅值和相位以產生聚焦聲場。將瓊脂仿體固定在聲場聚焦的位置,波長為660nm的連續激光經光學器件準直后,由下方進入換能器和全息板,光束進入瓊脂仿體,經聚焦聲場調制后,使用CMOS相機對組織中的光學模式橫截面進行成像。通過調節輸入電信號的電壓值,可以獲得不同超聲壓力模式下的相關圖像。
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圖:ATA-4000系列高壓功率放大器指標參數
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