功率放大器在壓電驅(qū)動器研究中的應(yīng)用

　　實驗名稱：壓電驅(qū)動器輸出力遲滯效應(yīng)研究

　　研究方向：壓電陶瓷驅(qū)動器能提供微米級的行程，有高速響應(yīng)、體積小、高工作帶寬的優(yōu)點，因此壓電陶瓷驅(qū)動器廣泛應(yīng)用在高精度系統(tǒng)的部件當中。由于壓電陶瓷驅(qū)動器遲滯現(xiàn)象的影響，且遲滯現(xiàn)象隨輸入電壓的頻率增大而更加明顯，當工作頻率在較大范圍變化時，遲滯現(xiàn)象會嚴重影響控制精度。

　　實驗?zāi)康模?/strong>分析壓電驅(qū)動器的輸出力特性

　　測試設(shè)備：壓電驅(qū)動器、ATA-308功率放大器、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡、上位機

　　實驗過程：實驗過程如圖1-1所示，首先利用上位機控制數(shù)據(jù)采集卡給出激勵信號，經(jīng)過ATA-308功率放大器后信號施加給壓電陶瓷，壓電力傳感器采集壓電驅(qū)動器輸出力產(chǎn)生電荷信號，電荷信號經(jīng)過電荷放大器中的積分電路和調(diào)理電路最終轉(zhuǎn)換為電壓信號，此時同步采集輸入電壓信號和輸出力信號用于分析壓電驅(qū)動器的輸出力特性。

圖1-1實驗原理框圖

　　實驗結(jié)果：壓電驅(qū)動器在非線性特征由遲滯現(xiàn)象，蠕變現(xiàn)象和振動組合成，其中遲滯現(xiàn)象占據(jù)主導(dǎo)作用。遲滯現(xiàn)象在壓電驅(qū)動器中不僅表現(xiàn)在輸入電壓與輸出位移上，在輸入電壓與輸出力也表現(xiàn)出遲滯現(xiàn)象。輸出力大小不僅與輸入電壓的當前值有關(guān)，而且與輸入電壓之前的極值有關(guān)，這種行為相當于壓電驅(qū)動器記錄了之前的歷史極值，因此這種現(xiàn)象稱為遲滯現(xiàn)象的記憶特性。

　　在實驗平臺同步采集壓電陶瓷驅(qū)動器的輸入電壓和輸出力信號，如圖1-2a)所示，而輸入電壓與輸出力的關(guān)系如圖1-2b)所示。當輸入電壓為衰減正弦波時，在電壓-輸出力曲線圖中表現(xiàn)為多個大小不一的遲滯環(huán)。該實驗中電壓-輸出力曲線，說明輸出力的值與當前是處于電壓上升階段還是電壓下降階段有關(guān)，同時與壓電驅(qū)動器之前輸入電壓的極值相關(guān)。該實驗驗證壓電驅(qū)動器在電壓-輸出力關(guān)系表現(xiàn)出了和在電壓-位移關(guān)系同樣的遲滯現(xiàn)象，它是一種多值映射關(guān)系，且遲滯現(xiàn)象具有記憶特性。遲滯現(xiàn)象具有記憶特性的同時，還表現(xiàn)出了擦除特性(Wiping-out)與一致特性(Congruency)。

圖1-2遲滯現(xiàn)象的記憶特性

　　功率放大器推薦：ATA-308C功率放大器

圖：ATA-308C功率放大器指標參數(shù)

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