基于潘式壓電馬達的毫米行程納米位移臺的研究.pdf

1、精密定位技術(shù)作為微觀領(lǐng)域研究的關(guān)鍵技術(shù)之一，其技術(shù)水平直接影響到微觀領(lǐng)域的研究水平。微行程精密定位技術(shù)雖然發(fā)展得比較成熟，但大行程精密定位技術(shù)由于具有更大的定位行程，所以其應(yīng)用范圍更廣，也更具有研究意義與價值。本論文旨在設(shè)計一套基于潘式壓電馬達的二維毫米級行程納米位移臺裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)毫米級行程的納米級精密定位。
　　論文綜合分析了微行程精密定位技術(shù)以及大行程精密定位技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，描述了潘式壓電馬達的步進原理，基于該原理設(shè)計

2、了二維毫米級行程的納米位移臺的總體機械機構(gòu)，基于直流放大式電壓驅(qū)動方法，采用OP07和PA85放大器芯片設(shè)計了用于驅(qū)動壓電陶瓷疊堆的電壓放大電路，采用VC++編寫MFC軟件實現(xiàn)凌華PCI6216V型模擬輸出卡輸出電壓的可編程控制以及安捷倫N1231B型激光干涉儀測量板卡的數(shù)據(jù)讀取及保存，設(shè)計了基于外差激光干涉測量原理的微位移測量系統(tǒng)，結(jié)合壓電電壓放大電路及MFC軟件構(gòu)建了壓電陶瓷疊堆及納米位移臺的微位移測控系統(tǒng)，提出了一種多項式擬合及插

3、值擬合相結(jié)合的壓電陶瓷非線性修正方法，進行了納米位移臺性能測試實驗。
　　為了驗證本論文設(shè)計的納米位移臺機械結(jié)構(gòu)、壓電電壓放大電路、上位機軟件以及提出的壓電陶瓷非線性修正方法，對各個部分以及納米位移臺整體性能進行了仿真或?qū)嶒烌炞C，分別進行了如下實驗:(1)光滑支撐塊以及磁性座機械設(shè)計的仿真實驗，仿真結(jié)果表明，采用石英窗口鏡作為光滑支撐塊時納米位移臺的穩(wěn)定性比采用石英平凸透鏡時好，磁性座的設(shè)計能使磁鐵的磁力增強。(2)壓電電壓放大電

4、路噪聲和階躍響應(yīng)測試實驗，實驗結(jié)果表明，該電路的最大噪聲為66mV，該噪聲引起的位移波動為0.7nm，該電路的最大電壓階躍響應(yīng)時間為40μs，能夠滿足納米位移臺的頻率要求。(3)上位機軟件性能驗證實驗，實驗結(jié)果表明，所編寫的程序能夠輸出納米位移臺步進所需的電壓信號。(4)壓電陶瓷疊堆不良特性檢測及非線性修正實驗，實驗結(jié)果表明，該非線性修正方法能夠使非線性誤差降低89％。(5)納米位移臺測量裝置的測量穩(wěn)定性實驗，實驗結(jié)果表明，該裝置X方向