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芯明天封裝式壓電促動(dòng)器及其在微納米壓痕中的應(yīng)用
一、芯明天壓電疊堆陶瓷
壓電疊堆陶瓷屬于功能性材料，對(duì)壓電疊堆陶瓷施加電壓后，壓電疊堆陶瓷可產(chǎn)生形變，形變量約為形變方向長(zhǎng)度的1.5‰，且形變量與所施加的電壓基本成線性關(guān)系。壓電疊堆陶瓷具有遲滯與蠕變特性。
芯明天壓電疊堆陶瓷
二、芯明天封裝壓電促動(dòng)器
芯明天封裝式壓電促動(dòng)器是以壓電疊堆陶瓷為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)元件，采用直驅(qū)結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)計(jì)特殊外形殼體、底座、預(yù)緊、移動(dòng)端等結(jié)構(gòu)，將壓電疊堆陶瓷封裝于內(nèi)部，且可將壓電疊堆陶瓷的性能如出力、位移形變量等*展現(xiàn)出來(lái)，且封裝式壓電促動(dòng)器可承受一定的拉力，甚至扭力，抗振動(dòng)且防撞擊，更適用于工業(yè)型使用。
芯明天壓電促動(dòng)器基本結(jié)構(gòu)
芯明天壓電促動(dòng)器運(yùn)動(dòng)演示
三、壓電疊堆陶瓷與封裝壓電促動(dòng)器區(qū)別
區(qū)別舉例：
| 參數(shù) | 壓電疊堆陶瓷 | 封裝式壓電促動(dòng)器 |
外觀 |
| |
拉力 | 不可承受拉力 | 可承受一定拉力 |
滿幅值使用頻率 | 趨于靜態(tài)使用 | 可高動(dòng)態(tài)使用 |
外殼保護(hù) | 無(wú) | 有 |
抵抗環(huán)境能力 | 弱 | 強(qiáng) |
固定方式 | 粘接或機(jī)械夾持 | 螺紋固定易于安裝 |
轉(zhuǎn)接方式 | 粘接或機(jī)械夾持 | 多種螺紋可選轉(zhuǎn)接方便 |
反饋傳感 | 無(wú) | 可選 |
四、芯明天壓電促動(dòng)器分類(lèi)
芯明天壓電促動(dòng)器按外觀形狀分類(lèi)，可分為柱形壓電促動(dòng)器及環(huán)形壓電促動(dòng)器；按特點(diǎn)分類(lèi)，可分為低壓型壓電促動(dòng)器及大出力型壓電促動(dòng)器；按控制方式分類(lèi)，又可分為開(kāi)環(huán)及閉環(huán)，與開(kāi)環(huán)相比，閉環(huán)具有反饋傳感，并可消除開(kāi)環(huán)的遲滯與蠕變特性。
五、芯明天封裝壓電促動(dòng)器外觀尺寸
芯明天壓電促動(dòng)器的直徑小為9mm，大為45mm，高度小為19mm，大為199mm，此范圍以外尺寸可進(jìn)行定制。封裝式壓電促動(dòng)器的出力與外徑尺寸有關(guān)，外徑尺寸越大，出力越大；它的位移范圍與高度相關(guān)，高度越高，位移量越大。
六、芯明天封裝壓電促動(dòng)器基本參數(shù)
柱形封裝壓電促動(dòng)器：直徑、大高度及大標(biāo)稱(chēng)位移基本參數(shù)。
型號(hào) | 外徑[mm] | 大H標(biāo)稱(chēng)[µm] | 驅(qū)動(dòng)[V] | |
VS9 系列 | 9 | 28 | 19 | 0~150 |
VS10 系列 | 10 | 100 | 95 | 0~150 |
VS12 系列 | 12 | 154 | 152 | 0~150 |
VS15 系列 | 15 | 190 | 190 | 0~150 |
VS20 系列 | 20 | 197 | 190 | 0~150 |
VS25 系列 | 25 | 199 | 190 | 0~150 |
VS18 系列 | 18 | 185 | 200 | 0~1000 |
VS25 系列 | 25 | 187 | 200 | 0~1000 |
VS35 系列 | 35 | 194 | 200 | 0~1000 |
VS45 系列 | 45 | 194 | 200 | 0~1000 |
ODID[mm]
大標(biāo)稱(chēng)位移[V]
VS22系列
22
9
71
47
0~150
VS35系列
35
14
71
47
0~150
VS18系列
18
4.5
69
60
0~1000
VS22系列
22
7.5
89
80
0~1000
VS35系列
35
14
89
80
0~1000
VS45系列
45
25
107
100
0~1000
（以上參數(shù)可選擇定制）
七、芯明天壓電促動(dòng)器微納米壓痕應(yīng)用
芯明天封裝式壓電促動(dòng)器的位移與所施加的電壓成線性關(guān)系。在同樣電壓下，力與位移也成線性關(guān)系，如下圖所示。例如，對(duì)于一個(gè)低壓促動(dòng)器，在120V電壓驅(qū)動(dòng)下，若陶瓷促動(dòng)器的形變量達(dá)到大，則它的出力為0，若120V時(shí)，陶瓷促動(dòng)器的形變量為0，則它的出力將達(dá)到大點(diǎn)Fmax。
芯明天PST系列壓電促動(dòng)器的諧振頻率可達(dá)40kHz，加速度快，且定位精度在納米量級(jí)。壓電促動(dòng)器帶動(dòng)壓頭實(shí)現(xiàn)沿Z向的精密壓入和壓出過(guò)程，它的性能會(huì)直接影響到壓痕裝置的精度及可用性。閉環(huán)壓電促動(dòng)器帶有反饋傳感，基于閉環(huán)控制理論，可實(shí)現(xiàn)位移閉環(huán)控制，保證加載的穩(wěn)定性。
