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基于压电陶瓷促动器的振动激励方法

压电陶瓷促动器具有大出力、高谐振频率、高精度、体积小的特点,在带载的情况下,仍可执行千赫兹以上的高频激励振动,是振动激励应用中一种新型的不错选择。

压电陶瓷促动器的外形非常小巧,可小至直径OD9mm、高H19mm,如此小的外形,它的出力却仍可高达200N,谐频达40kHz。

传统中振动测试的常见的方法是使用电动振动器,但它的弊端是当运行超过机械频率限制时,控制和信号质量(控制偏差、横向振动)通常会出现问题(电枢谐振)。

与传统方法相比,采用压电陶瓷促动器作为激励源的方法,可实现更高的频率极限及更高的振动幅度,并且避免了不必要的横向振动。

此外,压电陶瓷促动器的工作温度范围更宽,一般工作温度可在-40~80℃,也可选择低温-273℃或高温达150℃及更高的版本。

 

一、压电陶瓷促动器激励源的典型应用

压电陶瓷促动器顶端可选多种连接,如内螺纹、外螺纹等,可将待测件安装固定到压电陶瓷促动器的顶端或测试夹具上,采用压电陶瓷促动器来直接激励待测件。

压电陶瓷促动器非常适于高频范围的振动激励,例如对高频范围内的振动传感器的校准、对更高的振动频率环境的模拟、对MEMS陀螺仪和相关组件的振动抗扰性的研究、对车辆部件在高频下的声学特性测试、汽车部件(如触点和传感器)的耐久性测试、野外振动过程在实验室中的重现、其他振动环境的模拟等。并且,该振动可与气候条件相结合,像温度、湿度等。

对于较小待测件的高频测试,采用一支压电陶瓷促动器作为激励源即可;对于较大面形待测件的高频测试,可采用多支压电陶瓷促动器并联激励的方式。

 

二、芯明天压电促动器激励方案举例

(一)震动传感器测试

如下图所示,将震动传感器直接固定于芯明天压电陶瓷促动器的顶端,通过芯明天压电控制器对压电陶瓷促动器施加激励电信号,压电陶瓷促动器产生激励振动,振动的频率、幅度取决于待测件的重量、大小以及压电控制器的激励电信号。

而对于多个待测件或较大尺寸待测件,可采用多支压电陶瓷促动器并行操作激励,并且可采用同一压电控制器发送激励电信号。

 

芯明天压电陶瓷促动器参数范围

 

出力:200~50000N

谐振频率:3~40kHz

温度范围:-273℃~150℃

位移:7~260μm

 

(二)多轴振动激励

对待测件多轴的振动激励,可采用芯明天多轴振动压电平台,可产生1~6轴的多轴振动激励。压电平台表面都配备安装螺纹孔,易于待测件的安装。

 

芯明天压电纳米定位台参数范围

 

激励轴:1~6轴

出力:1~800N

谐振频率:0.1~8.7kHz

温度范围:-273℃~150℃

位移:6.8~800μm

 

(三)角度振动环境模拟

对于重量较重型的待测件的角度振动,可采用芯明天压电偏摆台,既便于待测件的安装,又可承载大型待测件。角度振动频率可达500Hz,具体频率取决于所承载的负载的重量、外形等因素。 

芯明天压电偏摆台/偏转镜参数范围

 

激光轴:1~6轴

出力:1~600N

谐振频率:0.3~15kHz

温度范围:-273℃~150℃

角度:0.16~50mrad

 

(四)面形振动激励

对于一个待测件面形的振动激励应用,可采用芯明天MFC压电纤维片或压电陶瓷片。下方左图中,是将MFC粘贴于待测件表面,随着多个MFC的伸长、收缩或45°形变间的相互配合,激励面形产生不同频率、不同幅度的振动。右图中是将方形、环形压电陶瓷片作为激励源粘贴于待测件。

 

芯明天MFC压电纤维片参数范围

 

出力:-585~693N

工作频率:0~700kHz

温度范围:-273℃~130℃

位移:-102~147μm

 

芯明天压电陶瓷片参数范围

 

出力:168~9450N

谐振频率:0~>486kHz

温度范围:-273℃~200℃

位移:0~3.3μm

 

 

三、压电控制器/压电放大器

使用芯明天的压电控制器系统,在频率和振幅方面具有更大的灵活性。可以通过模拟信号或数字信号,以及软件设置操作幅值大小及频率大小。

芯明天压电控制器/放大器参数范围

输出电压:0~1800V

带宽:0~150kHz

电流:0~17A

 

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