PKHV3012高压衰减棒在自供电柔性传感器研发测试中的应用

一、 客户背景与测试需求

客户行业：新能源材料与柔性电子研发机构。

测试需求：客户正在研发一种基于摩擦纳米发电机（TENG）的自供电柔性压力传感器，旨在将其应用于智能鞋垫或可穿戴健康监测设备。这类传感器在受到人体挤压时，会通过接触起电和静电感应产生瞬态高压脉冲信号。为了优化传感器的能量输出效率，客户需要对其核心发电模块进行系统的电学性能表征。

精确测量需求：TENG在工作时产生的开路电压脉冲往往高达数千伏，且脉冲宽度极窄。客户需要精确测量这些高压脉冲的峰值、上升时间和频率，以评估不同材料组合和机械形变下的发电性能。

兼容性需求：客户的实验室已配备主流品牌的高性能数字示波器，测试方案必须能无缝兼容现有设备，无需额外采购昂贵的定制化高压测试仪器。

二、 应用所需的整套仪器

为解决上述挑战，我们为其配置了以PKHV3012为核心的完整测试系统：

高压衰减棒：PRBTEK（普科科技）PKHV3012 高压衰减棒 1套。其核心参数包括：1000:1的固定衰减比，最高可承受12kV峰值电压（CAT II /30sec），200MΩ的高输入阻抗，以及高达120MHz的带宽（上升时间仅需3.0ns）。

示波器：Tektronix（泰克）MDO3024 混合域示波器 1台。具备200MHz系统带宽和2.5GS/s的高采样率，足以捕捉TENG产生的快速瞬态细节。

信号发生器：Keysight（是德科技）33500B 系列函数/任意波形发生器 1台。用于测试前的系统校准。

辅助设备：标准校准电阻、高压绝缘手套、高质量的同轴接地弹簧及测试夹具。

三、 系统搭建与校准

系统的正确连接与校准是保障高压测量安全的基石。

第一步，安全接地：操作人员必须佩戴高压绝缘手套。将PKHV3012的接地弹簧可靠连接至示波器的接地端以及测试平台的公共地，确保接地回路阻抗尽可能低。

第二步，信号连接：将PKHV3012的高压输入端连接至TENG的输出电极，其BNC输出端则通过原厂配套的专用补偿器连接至示波器的模拟通道（如Ch1）。在示波器菜单中，将该通道的输入阻抗设置为1MΩ，探头衰减比设置为1000X。

第三步，精密校准：使用信号发生器输出一个7Vrms、40Hz的标准正弦波至补偿器，微调补偿器上的“DC ATTEN”旋钮，使示波器显示值为7mVrms。随后，输入一个20Vpp、200Hz的方波，调节“LF COMP”旋钮，使方波顶部平整无过冲。校准完成后，即可断开信号发生器，准备进行高压实测。

四、 测试方法

将柔性TENG传感器固定在标准机械拉伸/压缩平台上，模拟人体行走时的周期性挤压动作。在示波器端，将时基调至2μs/div，垂直档位设为2V/div，并开启余辉模式（Persistence）以便观察不稳定的脉冲信号。触发模式设置为“边沿触发”，触发电平置于合适位置。启动机械平台，让传感器以设定的频率和力度进行连续往复运动，示波器将实时捕获并记录下一系列高压脉冲波形。

五、 测试结果

测试过程中，示波器屏幕清晰、稳定地显示出了密集的高压脉冲序列。在未使用衰减棒的情况下，直接测量会导致示波器前端电路严重过载甚至损坏。接入PKHV3012后，信号被安全衰减1000倍，示波器完好无损。通过对波形的分析，测得单次挤压产生的脉冲峰值电压约为8.5V（推算实际输出电压高达8.5kV），脉冲上升时间极快，仅为3.2ns左右，这与PKHV3012标称的3.0ns上升时间高度吻合，证明了其极高的信号保真度。此外，还准确统计出了传感器的有效工作频率和脉冲稳定性，为后续的整流电路设计和能量存储管理提供了宝贵的数据支撑。

六、 总结

本应用方案成功展示了如何利用PKHV3012高压衰减棒，安全、高效地解决摩擦纳米发电机的高压脉冲测量难题。

以上内容由普科科技/PRBTEK整理分享， 西安普科电子科技有限公司致力于示波器测试配附件研发、生产、销售，涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、罗氏线圈、电流互感器、射频测试线缆及测试附件线等。致力于成为电子配附件国产化知名品牌；全面系统解决电子测试测量行业仪器附配件价格高、货期长、品类不全的三大痛点。为千万电子工程师彻底打通电子测试的“最后一厘米”!更多信息，欢迎登陆官方网站进行咨询：https://www.prbtek.cn/