實(shí)驗(yàn)名稱：ATA-4051高壓功率放大器在非共振式壓電直線電機(jī)性能測試中的應(yīng)用

研究方向：壓電驅(qū)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：基于壓電疊堆驅(qū)動(dòng)的非共振式壓電直線電機(jī)的性能測試，壓電直線電機(jī)結(jié)構(gòu)使用二級(jí)放大機(jī)構(gòu)，對(duì)壓電疊堆的輸出位移進(jìn)行放大，同時(shí)該結(jié)構(gòu)采用交替驅(qū)動(dòng)的方式以提高驅(qū)動(dòng)器定子的驅(qū)動(dòng)效率。使用方波信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)，定子驅(qū)動(dòng)足通過摩擦力驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，對(duì)該電機(jī)的輸出性能進(jìn)行測試，同時(shí)得到激勵(lì)電機(jī)信號(hào)的最佳頻率。

測試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器，ATA-4051高壓功率放大器，磁柵尺位移傳感器，壓電疊堆等。

圖：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

實(shí)驗(yàn)過程：

圖：電機(jī)結(jié)構(gòu)圖

電機(jī)定子使用螺栓固定在底座上，通過千分尺對(duì)導(dǎo)軌施加預(yù)緊力。非共振式壓電直線電機(jī)需要兩相信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子工作，利用信號(hào)發(fā)生器，ATA-4051高壓功率放大器，磁柵尺位移傳感器搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，用來測試電機(jī)的輸出性能。使用信號(hào)發(fā)生器生成方波信號(hào)，通過功率放大器放大后驅(qū)動(dòng)定子工作。使用磁柵尺傳感器測量導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)位移，采用半物理仿真系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

測試結(jié)果：

對(duì)壓電疊堆施加135V電壓，通過改變頻率以得到不同頻率下的電機(jī)輸出性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電機(jī)在施加70Hz頻率下，輸出性能達(dá)到最高，在70Hz頻率之后，電機(jī)的輸出性能開始逐漸降低，這是由于壓電疊堆的遲滯現(xiàn)象以及定子自身產(chǎn)生的阻尼造成的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明電機(jī)在70Hz頻率下性能達(dá)到最優(yōu)。其次，通過對(duì)電機(jī)施加70Hz頻率，通過改變電壓大小，得到不同電壓下，電機(jī)的輸出性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電機(jī)在60V電壓之后具有良好的線性度，在135V電壓下，電機(jī)速度達(dá)到最大，為5.53mm/s，先比較于其他非共振式壓電直線電機(jī)，具有更大的輸出速度。

放大器在該實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的效能：實(shí)現(xiàn)激勵(lì)信號(hào)0-30倍的功率放大，驅(qū)動(dòng)壓電疊堆產(chǎn)生形變。

圖：ATA-4051高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇