實驗名稱：ATA-62216功率放大器在非共振式壓電驅(qū)動器設(shè)計中機械輸出實驗中的應(yīng)用

實驗內(nèi)容：在壓電驅(qū)動領(lǐng)域，利用高速度和低頻率的粘滑效應(yīng)的驅(qū)動器引起了人們的極大興趣。本研究提出了一種創(chuàng)新的線性壓電驅(qū)動器，它集成了兩級放大系統(tǒng)和Z形梁機構(gòu)。設(shè)計的驅(qū)動器在低頻下具有良好的驅(qū)動速度，克服了此類驅(qū)動器需要兩個柔性機構(gòu)來實現(xiàn)反向運動和反向性能差的缺點。通過理論和模擬解釋了驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計。對所設(shè)計的驅(qū)動器采用線切割技術(shù)進(jìn)行加工，最后使用信號發(fā)生器，ATA-62216功率放大器、電容位移傳感器以及驅(qū)動器搭建實驗平臺進(jìn)行實驗測試。實驗結(jié)果表明，該原型機具有雙向運動的能力。在400Hz和140V的激勵下，該驅(qū)動器的最大速度為12.88mms-1。這項研究介紹了一種新的方法，用于設(shè)計高速雙向運動滑移式壓電驅(qū)動器。

研究方向：壓電驅(qū)動、柔性機構(gòu)

測試設(shè)備：ATA-62216功率放大器、壓電驅(qū)動器、傳感器、PC以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。

實驗過程：

實驗裝置由壓電驅(qū)動器、傳感器、功率放大器(型號：ATA-62216，Aigtek，中國)，PC以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成。首先研究預(yù)緊力對驅(qū)動器的影響。使用信號發(fā)生器設(shè)置300Hz頻率以及5V的輸出電壓并使用功率放大機對其放大而后施加到驅(qū)動器上，使用導(dǎo)軌后面的千分尺螺釘調(diào)整執(zhí)行器上的預(yù)壓力同時使用推拉力計測量預(yù)壓力的大小。從而獲得驅(qū)動器最佳預(yù)緊力為后續(xù)試驗做好準(zhǔn)備。在獲得最佳預(yù)緊力后對所設(shè)計的驅(qū)動器測試其不同電壓下（0-140V）下的速度，得到驅(qū)動器的最大速度為12.88mms-1。而后測試所設(shè)計驅(qū)動器分辨率，設(shè)置合適預(yù)緊力以及電壓得到其最佳分辨率為130nm。

實驗結(jié)果：

實驗結(jié)果表明，所設(shè)計的驅(qū)動器可以實現(xiàn)最高12.88mm/s的最高速度以及130nm的最大分辨率，為了實現(xiàn)低頻高速運動，并且為了增強雙向運動的能力，設(shè)計了一種基于兩級放大器的粘滑型壓電驅(qū)動器。對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計以及理論分析并搭建了實驗系統(tǒng)，實驗結(jié)果驗證了所設(shè)計結(jié)構(gòu)的良好性能，在140V和400Hz的激勵下，最高速度為12.88mm/s。在5V的激勵下其最高分辨率為130nm，實驗表明，該樣機能夠?qū)崿F(xiàn)長行程、穩(wěn)定的運動。本文為非諧振式直線壓電驅(qū)動器的設(shè)計提供了一種新的方法，有利于粘滑型壓電驅(qū)動器在精密定位、精密制造以及生物醫(yī)學(xué)和光學(xué)設(shè)備等領(lǐng)域的實際應(yīng)用。

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審核編輯 黃宇