用于PZT驅(qū)動器驅(qū)動位移檢測的新型納米位移傳感器設計.pdf

1、納米技術作為一門新興的交叉學科，憑借其在材料、化學、電子以及能源等領域的廣闊應用前景，吸引了國內(nèi)外眾多科學家濃厚的科研熱情。由于納米尺度接近原子和分子的尺寸，人們對納米世界的認識和改造必須借助于一系列的工具，如納米觀測領域的原子力顯微鏡(AFM)，微驅(qū)動領域的壓電陶瓷(PZT)驅(qū)動器等。PZT驅(qū)動器以其優(yōu)良的微位移輸出特性得到了廣泛的認可。然而PZT驅(qū)動器的遲滯、蠕變、非線性等缺點影響了其納米級驅(qū)動的精度，嚴重限制了其在納米環(huán)境下的應用

2、。在前三代傳感器的基礎上，我們針對PZT驅(qū)動器的驅(qū)動特點設計了一種新型納米位移傳感器。從而，可以通過基于傳感器位置反饋的閉環(huán)控制方法去解決PZT驅(qū)動器的非線性，實現(xiàn)PZT驅(qū)動器的線性控制。
　　 本文是以國家自然科學基金重點項目“納米環(huán)境中機器人化操作的理論體系與實現(xiàn)方法”為研究背景，以中國科學院沈陽自動化所微納米實驗室的納米位移掃描定位臺為試驗平臺，研制能夠?qū)崟r獲取壓PZT驅(qū)動器驅(qū)動位移信息的納米位移傳感器。
　　 本

3、文的主要研究內(nèi)容總結(jié)如下:
　　 1.用于PZT驅(qū)動位移檢測的納米位移傳感器結(jié)構(gòu)設計:根據(jù)PZT驅(qū)動器高剛度、驅(qū)動位移小以及驅(qū)動力大的特點，設計了一種基于柔性餃鏈的機械放大式的新型納米位移檢測傳感器。該新傳感器采用圓筒狀的外形以及差動結(jié)構(gòu)，因此其具有較大的機械放大比。
　　 2.新型納米位移傳感器精確數(shù)學模型的建立:該傳感器結(jié)構(gòu)比較復雜，不能采用簡化模型去分析其工作過程。因此，本文在簡化模型的基礎上，采用數(shù)學、力學方法推