实验名称：基于驻极体静电增强的电场能量采集器输出特性分析

　　测试设备：ATA-7010高压放大器、波形发生器、数字示波器、能量采集器等。

　　图1：电场结构域测试系统结构流程图

　　实验过程：

　　测试的过程是将采集器放于自制电场的水平面上，数字初始预设值包含数字波形发生器、高压放大器及极板电场的相对位置。针对测试条件进行选择包括频率(Hz)和场强(E)，通过数字示波器对交变电压信号进行测量计算从而反馈调节得到有效电场，而使用静电表对能量采集器经过电场力驱使后得到测试的输出电流及电压并且进行记录，并且通过P=U2/R公式计算出采集器的输出功率，从而得到输出功率与环境条件（如场强、力、频率等）之间的关系。

　　图：电场结构域测试系统结构实物图

　　由能量采集理论分析可知，输出电压与表面电荷量有正相关，表面电荷量与表面电位有正相关，而仪器能够直接测量的是表面电位。又有由第二章驻极体的制备已知，其表面电荷的陷阱稳定性与充电相关因素有关，由此设定相同的电场和频率条件下对不同表面电位的高绝缘性聚合物薄膜进行实验观察。实验条件为发生器输出电压20Vp-p，频率为40Hz，增益为50，薄膜厚度选最优的30um。选择高绝缘性聚合物薄膜的表面电位分别为-300V、-400V、-500V、-600V、-700V。薄膜具有不同的表面电位在既定的实验条件下得到的输出电压如图3所示。

　　图3：表面电位对输出电压的影响

　　实验结果：

　　由上图可以看出驻极体薄膜的表面电位越高，电场能量采集器的输出电压越大。由此说明了理论分析中驻极体薄膜的表面电位对输出功率的正比关系。因此在驻极体充电尽可能优化的条件下，尽可能选用驻极体材料表面电位高的材料，本次实验中选取表面电位为-700V的驻极体材料。

　　由上述原理分析可知，电场能量采集器结构本身的谐振频率点和尺寸大小和材料性质有相当大的关系。

　　电压放大器推荐：ATA-7010

　　图：ATA-7010高压放大器指标参数

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