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压电偏摆台的设计与性能测试

在激光通信、光束稳定、目标跟踪、激光扫描等领域,通常需要其中的光机电系统具有响应速度快、分辨率高等特点,而压电偏摆台作为光机电系统中一类重要部件,其具备的响应速度快、定位分辨率高、出力大、无机械摩擦、抗干扰等特点,在高精度定位系统中得到广泛的应用。

压电偏摆台的输出运动一方面是利用其内部使用的高性能压电陶瓷,另一方面是利用柔性铰链机构的机械运动形变。芯明天压电陶瓷具有优异性能及超长使用寿命,多种尺寸及位移集成到高精度定位系统中可满足不同应用的需求。柔性铰链机构结构紧凑且无摩擦,适合与压电陶瓷组成分辨率高,频响高的超高精度压电偏摆系统。

以芯明天P51系列压电偏摆/升降台为例,来进行结构分析及性能测试:

 P51系列压电偏摆/升降台 

芯明天P51系列是带有中心通孔的θxθy偏摆及Z向升降的压电偏摆台,偏摆行程达±1.1mrad,直线运动行程可达100μm。是专门为对准、纳米聚焦、计量等应用设计的,台体非常薄,厚度仅为20mm,非常易于集成到高精度显微镜中。可选择内置高精度传感器进行全闭环位置反馈,确保其具有的运动控制精度,直线运动分辨率可达到亚纳米级、偏转分辨率达亚微弧度、定位稳定时间为毫秒量级。

 仿真分析 

通过有限元FEA 优化的铰链用于导向机构偏转台。有限元分析技术用于设计运动方向上的刚度,并减少角度偏差。铰链频率负载曲线部分允许极高精度的运动,因为铰链机构无间隙、无摩擦。

 频率负载曲线 

 闭环曲线 

P51带载250g负载偏转角度与输入控制曲线。

 带载阶跃时间 

P51压电偏摆台配套芯明天E01.D3压电控制器,加载240g负载达满行程的阶跃时间约50ms,加载500g负载达满行程的阶跃时间约100ms。

带载240g阶跃时间

带载500g阶跃时间

 推荐控制器 

 

 振动测试

芯明天压电偏摆台以5~5.5Hz频率、15m/s²振动加速度进行振动实验。

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