壓電驅(qū)動(dòng)裝置具有納米級(jí)/微米級(jí)定位的特性,被廣泛應(yīng)用于精密控制運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中,故對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)裝置的速度和精度的要求越來越高。根據(jù)步進(jìn)式壓電馬達(dá)驅(qū)動(dòng)原理,結(jié)合四足壓電驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)力學(xué)模型,設(shè)計(jì)了一種用于新型疊堆結(jié)構(gòu)的四足壓電驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)電源。該電源是高電壓為±250 V和高頻率為1.5 kHz的線性電源,且采用硬件阻抗補(bǔ)償和信號(hào)切換兩種策略,進(jìn)一步解決了容性負(fù)載對(duì)信號(hào)頻寬影響的問題,使四足壓電驅(qū)動(dòng)裝置高精度恒速輸出。同時(shí)應(yīng)用硬件在環(huán)仿真與測(cè)試的方法搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在精度為1 nm分辨率的激光干涉儀采集設(shè)備中,實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)50.7 nm的四足壓電驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)測(cè)試。 

【文章來源】：壓電與聲光. 2020,42(04)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

四足壓電驅(qū)動(dòng)裝置

四足壓電驅(qū)動(dòng)裝置中每個(gè)壓電疊堆足均由兩種運(yùn)動(dòng)模式共同協(xié)作運(yùn)行,依賴外殼的柔性機(jī)構(gòu)控制壓電驅(qū)動(dòng)疊堆足的伸長(zhǎng)、收縮及切向運(yùn)動(dòng)。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中,厚度電壓信號(hào)輸入先將壓電疊堆足貼緊動(dòng)子后,保持厚度位移不變,此時(shí)輸入切向電壓信號(hào)使壓電疊堆足依靠與動(dòng)子間的摩擦產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。然后減少厚度輸入電壓使疊堆足厚度收縮,減少切向輸入電壓使疊堆足切向回歸原位處于垂直(零位)狀態(tài),進(jìn)而完成四足壓電驅(qū)動(dòng)裝置步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。綜合文獻(xiàn)[11-12]可知,電壓值(A)的大小決定了疊堆足的伸長(zhǎng)量,電壓上升時(shí)間(t)決定了疊堆足擺動(dòng)的角度大小,即切向運(yùn)動(dòng)位移量。單足壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)理圖如圖2所示。圖中,Xs為切向運(yùn)動(dòng)位移,Yc為厚度運(yùn)動(dòng)位移,φ為擺動(dòng)角度,Us為切向運(yùn)動(dòng)位移輸入電壓,Uc為厚度運(yùn)動(dòng)位移輸入電壓。由圖2可知,在理想條件下得到切向運(yùn)動(dòng)和厚度運(yùn)動(dòng)關(guān)系式為

圖3 位移實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖


本文編號(hào)：3000128