納米發(fā)電測試解決方案

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【納米發(fā)電技術概述】

納米發(fā)電機，是基于規(guī)則的氧化鋅納米線，在納米范圍內(nèi)將機械能轉化成電能，是世界上最小的發(fā)電機。目前納米發(fā)電機可以分為三類：

第一類是壓電納米發(fā)電機；第二類是摩擦納米發(fā)電機；第三類為熱釋電納米發(fā)電機。一般被應用在生物醫(yī)學，軍事，無線通信，無線傳感。

【測試難點】

1、發(fā)電機產(chǎn)生的電流小

由于納米發(fā)電自身的技術特點，在研究過程中需要測試單位面積機械能產(chǎn)生的電能，測試產(chǎn)生的電壓，微小的電流及功率信號，電壓基本在幾伏甚至幾十伏，而電流一般都是uA甚至nA級別，功率在mW甚至uW級別。如何精確的測試微小電流及功率信號比較困難，對測試儀器精度和穩(wěn)定性要求非常高。泰克吉時利公司專注于微小電信號測試，史上多位物理學諾貝爾獎獲得者都使用和信賴吉時利測試儀器。在納米發(fā)電研究中，吉時利的產(chǎn)品仍是業(yè)內(nèi)大多數(shù)人的選擇，尤其在微小信號測試值得信賴。

2、大電機的內(nèi)阻大，開路電壓測不準

上圖為您介紹了測量靈敏度的理論極限取決于在電路中的電阻所產(chǎn)生的噪聲。電壓噪聲是與墊著、帶寬和絕對溫度的乘積的平方根成正比的。從圖中可見，源電阻限制了電壓測量的理論靈敏度，也就是說能準確測量一個1Ω源電阻的1uV信號時，如果該信號的源墊著變成1TΩ，則該測量就會變得不可能。因為在源電阻為1MΩ時對于1uV的測量已經(jīng)接近理論極限了。這時候采用通常的數(shù)字萬用表是無法完成這類測量的。了解了這個原理，選擇合適的儀器是保證準確測試微小信號前提。

3、信號變化快，很難測電壓或者電流峰值

由于機械的拉伸和沖擊碰撞運動都是在短時間內(nèi)完成，而評價一個納米發(fā)電機的性能高低的一個關鍵因素是其輸出的峰值電流和峰值電壓，以及峰值功率，而采用傳統(tǒng)的表由于采樣率不足，就可能導致峰值點采集缺失，從而會誤導實驗人員，導致錯失機遇。

而吉時利的高阻計內(nèi)置了模擬輸出端口，通過將測試信號轉化為一個2V的模擬電壓信號進行實時輸出，這樣只需要在外部再加一個高速/高ADC的采集系統(tǒng)就可以將快速變化的電流，電壓和電阻進行實時采集。

【納米發(fā)電測試方案】

微小電流信號測試應用

采用高內(nèi)阻的吉時利靜電計6517+數(shù)據(jù)采集儀DMM6500+納米發(fā)電采集軟件來進行微小納米發(fā)電電流數(shù)據(jù)采集。

納米發(fā)電矩陣應用測試

  由于現(xiàn)在納米發(fā)電機中有一部分已經(jīng)轉向實際應用研究，其中之一就有壓力傳感方向，而矩陣式壓力傳感器的測試是很多老師和同學比較頭疼的一個問題，為了解決這類問題，我們就根據(jù)要求搭建了一個測試方案如下：

測試配置：