高压放大器在自清洁传感器性能测试中的应用
【概述】
2025年华中科技大学研究团队发布论文《Superhydrophilic CuO nanowire QCM humidity sensor with horsefly-inspired self-cleaning ability applied for non-contact detection》；研究中使用Aigtek安泰ATA-7010高压放大器，搭建传感器性能测试系统。本文设计了一种表面覆盖微凹坑阵列的超亲水氧化铜纳米线石英晶体微天平湿度传感器，该传感器具备优异的自清洁性能。研究采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）对传感材料的物理化学性能进行了原位表征；利用耗散型石英晶体微天平研究了样品对水分子的传感特性，结果显示其灵敏度高达82.5±7.7Hz/%RH。通过分子动力学模拟与布鲁瑙尔-埃米特-泰勒氮气吸附分析，揭示了氧化铜纳米线的超亲水性机理。随后建立了氧化铜纳米线湿度传感模型，并通过理论计算与实验验证了该模型的可靠性。基于该传感器搭建了智能非接触式传感系统，实现了对人体呼吸与手指湿度强度的检测。本研究证实了超亲水氧化铜纳米线在非接触式传感应用中的优异性能，为医疗健康监测、工业环境检测及人机交互领域提供了全新的解决方案。
实验名称：高压放大器在自清洁传感器性能测试中的应用
研究方向：微纳传感
实验内容：对超疏水传感器表面施加电压使其充电，利用静电力吸附周围灰尘，形成均匀积灰层，模拟超疏水器件长期使用后的表面积灰状态。再通过液滴滴落在积灰表面，观察液滴的碰撞、铺展与弹跳，验证超疏水表面的自清洁能力。
测试设备：信号发生器、ATA-7010高压放大器、高速相机、微量注射泵等。
实验过程：
图：实验测试系统实物图
湿度传感器对于医疗、食品、电子来说至关重要。在实际使用中，湿度传感器总是暴露在空气中并变得多尘，传感器表面灰尘将降低传感性能。利用超疏水特性可以实现表面的自清洁功能，保障传感器长时间正常工作。超亲水传感层和超疏水自清洁层对传感器服役性能的影响仍然是湿度传感研究的核心问题。本实验将验证超疏水表面的自清洁能力。将超疏水传感器固定在绝缘支架上，连接传感器表面与高压放大器，持续给器件表面充电。向传感器表面喷射粉尘，利用静电力吸附灰尘，关闭高压电源，将传感器表面接地释放残留电荷。调节微量注射泵，向传感器表面滴加一滴去离子水，用高速摄像机记录液滴碰撞、铺展与弹跳全过程。
实验结果：
图：实验结果
通过高速相机可以观察到，在超疏水自清洁层表面，得益于安泰高压放大器对表面高压充电，粉尘均匀吸附且无明显缺失区域。在第0秒将液滴滴落到超疏水倾斜表面，液滴碰撞表面后迅速扩张吸附表面灰尘，随后在15ms内发生反弹。在这个过程中，液滴可以将粉尘完全带离器件表面，形成洁净区域，实现表面的自清洁功能。
安泰放大器在此应用中的产品优势：
1.高电压输出能力——产生足够静电力，表面高压充电
2.输出电压稳定性与低纹波——保障表面电荷均匀分布，避免局部放电
3.输出可控性与安全保护功能——保障操作安全
【推荐产品】：ATA-7010高压放大器
图：ATA-7010高压放大器指标参数
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