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精密位移系统中压电陶瓷驱动—ATA-2000系列高压放大器

        精密位移系统中压电陶瓷驱动—ATA-2000系列高压放大器

压电陶瓷是一类具有压电特性的电子陶瓷材料。 与典型的不包含铁电成分的压电石英晶体的主要区别是:构成其主要成分的晶相都是具有铁电性的晶粒, 由于陶瓷是晶粒随机取向的多晶聚集体,因此其中各个铁电晶粒的自发极化矢量也是混乱取向的,为了使陶瓷能表现出宏观的压电特性,就必须在压电陶瓷烧成并于端面被复电极之后,将其置于强直流电场下进行极化处理,以使原来混乱取向的各自发极化矢量沿电场方向择优取向。经过极化处理后的压电陶瓷,在电场取消之后,会保留一定的宏观剩余极化强度,从而使陶瓷具有了一定的压电性质。

        压电陶瓷具有敏感的特性,可以将极其微弱的机械振动转换成电信号,可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动,用它来制作压电地震仪,能精确地测出地震强度,指示出地震的方位和距离。这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小,最多不超过本身尺寸的千万分之一,别小看这微小的变化,基于这个原理制做的精确控制机构--压电驱动器,对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。谐振器、滤波器等频率控制装置,是决定通信设备性能的关键器件,压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。它频率稳定性好,精度高及适用频率范围宽,而且体积小、不吸潮、寿命长,特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性,使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。随着精密工程和微细工程的迅速发展, 亚μm 和nm 级定位技术和微动伺服技术已成为微机电系统、超精密加工、微电子、光电子和生物工程等前沿学科的关键技术。压电陶瓷驱动系统作为理想的nm 微位移元件, 具有体积小、位移分辨率高、频响高、承载力大、无噪声、不发热等特点, 得到了广泛应用。但是由于压电陶瓷的迟滞、蠕变等效应, 给压电陶瓷的控制带来了困难。而驱动放大器则是引起迟滞和蠕变现象最主要的原因之一。因此, 压电陶瓷驱动放大器已成为目前压电陶瓷致动器应用中的关键技术之一。 压电陶瓷致动器一般为堆叠结构。在外电场的作用下,每个压电陶瓷片相当于1个平行板电容器。因此, 驱动放大器的负载压电陶瓷致动器为容性负载, 其电容量通常达几μF。当存在外加电场时, 根据逆压电效应, 压电陶瓷片产生垂直方向和水平方向的变形, 输出位移。在已知压电陶瓷致动器模型的前提下, 通过一定的控制方法和控制算法, 能够使压电致动器的动态响应得到较大提高。

       ATA-2000系列高压放大器提供了DC-1.5MHz的带宽,170Vp-p~1600Vp-p的输出电压范围,40mA~500mA(更高电流可定制)的电流输出能力,是精密位移系统中压电陶瓷驱动研发测试的理想选择。

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