我們知道壓電陶瓷的理論分辨率是可以達(dá)到無(wú)限小的，實(shí)際中取決于電源控制器和測(cè)試系統(tǒng)等因素。采用芯明天壓電控制系統(tǒng)，可達(dá)納米及亞納米級(jí)，適用于微納米范圍的高精度定位。

由于壓電陶瓷存在遲滯和蠕變的特性，所以在陶瓷上所施加的電壓和得到的位移并不是完全線性的，它們之間存在微小的偏移。在定位精度要求非常高的應(yīng)用中，我們使用閉環(huán)控制系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行反饋控制。

閉環(huán)控制一般我們使用電阻應(yīng)變計(jì)作為反饋傳感器，精度可以達(dá)到滿行程的0.1-0.2%，對(duì)于更高精度需求，可以采用電容和電感式傳感器。

我們開(kāi)發(fā)的陶瓷測(cè)量系統(tǒng)和集成閉環(huán)控制電路，通過(guò)PID調(diào)節(jié)電路控制閉環(huán)。并且可將測(cè)得的實(shí)際位置顯示在屏幕上，如下圖：

請(qǐng)注意：

一般PZT壓電陶瓷配置傳感器是不能后添加的，需要提前跟隨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝配。因此，在訂購(gòu)產(chǎn)品之前需要確定好，看是否需要閉環(huán)控制系統(tǒng)。

測(cè)量系統(tǒng)

壓電陶瓷遲滯和蠕變效應(yīng)的影響限制了壓電致動(dòng)器的最佳機(jī)械特性。在大多數(shù)應(yīng)用中這些影響并不是十分重要的，而對(duì)于一些特殊的應(yīng)用，如高精度的位移定位等，閉環(huán)系統(tǒng)則是比較重要的。閉環(huán)系統(tǒng)會(huì)測(cè)量出致動(dòng)器的位移，任何不理想的位置變化將通過(guò)閉環(huán)電路被校正。

我們一般采用以下幾種類(lèi)型傳感器：電阻式、電感式、電容式等。

電阻應(yīng)變傳感器體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎可以集成到我們所設(shè)計(jì)的所有壓電產(chǎn)品中。電容式或LVDT傳感器則應(yīng)用在更高精度要求或者動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中。如何選擇傳感器的類(lèi)型，需要根據(jù)不同傳感系統(tǒng)的功能特性。

壓電陶瓷分辨率

壓電效應(yīng)是一個(gè)固態(tài)效應(yīng)。在理論上分辨率是沒(méi)有限制的；也就是無(wú)限小的變化的電場(chǎng)產(chǎn)生一個(gè)無(wú)限小的機(jī)械位移。但是在現(xiàn)實(shí)中存在了一些限制分辨率的因素，例如電氣、機(jī)械、聲學(xué)和熱干擾等等。

機(jī)械：

機(jī)械分辨率是根據(jù)致動(dòng)器的設(shè)計(jì)來(lái)決定的。我們?cè)O(shè)計(jì)的壓電致動(dòng)器系統(tǒng)均采用柔性鉸鏈設(shè)計(jì)。柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)在原理上是沒(méi)有機(jī)械間隙的，也不產(chǎn)生摩擦，因而機(jī)械分辨率是無(wú)限的。

電氣：

在操作過(guò)程中分辨率表示壓電致動(dòng)器位移多少，如果沒(méi)有位移即表示控制器的輸出電壓保持不變。這個(gè)位移是由輸出電壓的最小輸出能力所決定的。例如在150V時(shí)的行程為100μm，0.3mV的電壓噪聲意味著壓電致動(dòng)器分辨率為0.2 nm。

分辨率=行程·電氣噪聲/電壓范圍

對(duì)于閉環(huán)模式中的分辨率，我們必須考慮測(cè)量系統(tǒng)的噪聲。此值取決于所使用的壓電致動(dòng)器、測(cè)量系統(tǒng)、調(diào)整后的控制參數(shù)和功率放大器等方面。

請(qǐng)注意：

最高的定位分辨率需要非常穩(wěn)定的測(cè)試條件， 否則環(huán)境條件將決定實(shí)驗(yàn)的分辨率。

良好的測(cè)試條件至少包括：

?良好的接地環(huán)境 ?遠(yuǎn)離電磁場(chǎng) ?振動(dòng)隔離 ?穩(wěn)定的溫度條件
? ? 責(zé)任編輯：tzh