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在激光通信、光束穩(wěn)定、目標(biāo)跟蹤、激光掃描等領(lǐng)域，通常需要其中的光機(jī)電系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、分辨率高等特點(diǎn)，而壓電偏擺臺(tái)作為光機(jī)電系統(tǒng)中一類(lèi)重要部件，其具備的響應(yīng)速度快、定位分辨率高、出力大、無(wú)機(jī)械摩擦、抗干擾等特點(diǎn)，在高精度定位系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。

壓電偏擺臺(tái)的輸出運(yùn)動(dòng)一方面是利用其內(nèi)部使用的高性能壓電陶瓷，另一方面是利用柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形變。芯明天壓電陶瓷具有優(yōu)異性能及超長(zhǎng)使用壽命，多種尺寸及位移集成到高精度定位系統(tǒng)中可滿(mǎn)足不同應(yīng)用的需求。柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊且無(wú)摩擦，適合與壓電陶瓷組成分辨率高，頻響高的超高精度壓電偏擺系統(tǒng)。

以芯明天P51系列壓電偏擺/升降臺(tái)為例，來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析及性能測(cè)試：

 P51系列壓電偏擺/升降臺(tái) 

芯明天P51系列是帶有中心通孔的θxθy偏擺及Z向升降的壓電偏擺臺(tái)，偏擺行程達(dá)±1.1mrad，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)行程可達(dá)100μm。是專(zhuān)門(mén)為對(duì)準(zhǔn)、納米聚焦、計(jì)量等應(yīng)用設(shè)計(jì)的，臺(tái)體非常薄，厚度僅為20mm，非常易于集成到高精度顯微鏡中?？蛇x擇內(nèi)置高精度傳感器進(jìn)行全閉環(huán)位置反饋，確保其具有的運(yùn)動(dòng)控制精度，直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)分辨率可達(dá)到亞納米級(jí)、偏轉(zhuǎn)分辨率達(dá)亞微弧度、定位穩(wěn)定時(shí)間為毫秒量級(jí)。

 仿真分析 

通過(guò)有限元FEA 優(yōu)化的鉸鏈用于導(dǎo)向機(jī)構(gòu)偏轉(zhuǎn)臺(tái)。有限元分析技術(shù)用于設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)方向上的剛度，并減少角度偏差。鉸鏈頻率負(fù)載曲線(xiàn)部分允許*精度的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)殂q鏈機(jī)構(gòu)無(wú)間隙、無(wú)摩擦。

 頻率負(fù)載曲線(xiàn) 

 閉環(huán)曲線(xiàn) 

P51帶載250g負(fù)載偏轉(zhuǎn)角度與輸入控制曲線(xiàn)。

 帶載階躍時(shí)間 

P51壓電偏擺臺(tái)配套芯明天E01.D3壓電控制器，加載240g負(fù)載達(dá)滿(mǎn)行程的階躍時(shí)間約50ms，加載500g負(fù)載達(dá)滿(mǎn)行程的階躍時(shí)間約100ms。

帶載240g階躍時(shí)間

帶載500g階躍時(shí)間

 推薦控制器 

 振動(dòng)測(cè)試

芯明天壓電偏擺臺(tái)以5~5.5Hz頻率、15m/s²振動(dòng)加速度進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)。