衛(wèi)星光通信中快速偏轉(zhuǎn)鏡工作壽命特性研究.pdf

1、在衛(wèi)星激光通信鏈路中，快速偏轉(zhuǎn)鏡是一個(gè)至關(guān)重要的執(zhí)行器件，主要由壓電陶瓷（PZT）、殷鋼柔性鉸鏈、殼體、位移傳感器及其內(nèi)部走線組成。它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)驅(qū)動(dòng)柔性鉸鏈實(shí)現(xiàn)平面反射鏡的偏轉(zhuǎn)，在瞄準(zhǔn)、捕獲以及跟蹤過(guò)程中，快速偏轉(zhuǎn)鏡重復(fù)精度的下降以及響應(yīng)時(shí)間的減慢直接影響通信鏈路的質(zhì)量，進(jìn)而影響PAT系統(tǒng)的正常進(jìn)行。
　　快速偏轉(zhuǎn)鏡內(nèi)驅(qū)動(dòng)部件—壓電陶瓷，自身所呈現(xiàn)的電特性近似為電容特性且容量較大，所以在使用要求較高的場(chǎng)合,對(duì)于壓電

2、陶瓷的控制難度較大。由于受工藝水平的限制，壓電陶瓷中會(huì)存在一些氣孔、夾雜或裂紋等，在單調(diào)或交變電作用下,形成疲勞損傷，導(dǎo)致其電容特性改變，進(jìn)而造成器件失效。因此，開(kāi)展疲勞損傷分析對(duì)壓電陶瓷的可靠性設(shè)計(jì)和壽命預(yù)測(cè)具有重要意義。另外，柔性鉸鏈作為壓電陶瓷與平面反射鏡之間的運(yùn)動(dòng)傳遞元件，其壽命也關(guān)系到整個(gè)快速偏轉(zhuǎn)鏡的壽命。
　　基于壓電陶瓷與柔性鉸鏈對(duì)于快速偏轉(zhuǎn)鏡整體壽命的影響，本文首先介紹了影響快速偏轉(zhuǎn)鏡工作壽命的因素，并通過(guò)數(shù)學(xué)建模

3、的方式分析了柔性鉸鏈壽命的無(wú)窮性，從而確定了壓電陶瓷對(duì)快速偏轉(zhuǎn)鏡整體工作壽命的決定性；其次分析了壓電陶瓷的電學(xué)特性以及遲滯性，設(shè)計(jì)了壓電陶瓷電學(xué)測(cè)試電路，并用Multism軟件仿真了電路的可靠性，并用設(shè)計(jì)的電路以及Labview編寫(xiě)的程序測(cè)試了壓電陶瓷的漏電流、電容量以及遲滯角等參數(shù)，最后對(duì)快速偏轉(zhuǎn)鏡進(jìn)行了恒定應(yīng)力高溫、高壓以及高溫和高壓共同作用的加速壽命實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得出了快速偏轉(zhuǎn)鏡疲勞受損評(píng)估的加速壽命理論模型，并通過(guò)數(shù)學(xué)模型推