基于壓電陶瓷促動(dòng)器的振動(dòng)激勵方法
壓電陶瓷促動(dòng)器具有大出力、高諧振頻率、高精度、體積小的特點(diǎn),在帶載的情況下,仍可執行千赫茲以上的高頻激勵振動(dòng),是振動(dòng)激勵應用中一種新型的不錯選擇。
壓電陶瓷促動(dòng)器的外形非常小巧,可小至直徑OD9mm、高H19mm,如此小的外形,它的出力卻仍可高達200N,諧頻達40kHz。
傳統中振動(dòng)測試的常見(jiàn)的方法是使用電動(dòng)振動(dòng)器,但它的弊端是當運行超過(guò)機械頻率限制時(shí),控制和信號質(zhì)量(控制偏差、橫向振動(dòng))通常會(huì )出現問(wèn)題(電樞諧振)。
與傳統方法相比,采用壓電陶瓷促動(dòng)器作為激勵源的方法,可實(shí)現更高的頻率極限及更高的振動(dòng)幅度,并且避免了不必要的橫向振動(dòng)。
此外,壓電陶瓷促動(dòng)器的工作溫度范圍更寬,一般工作溫度可在-40~80℃,也可選擇低溫-273℃或高溫達150℃及更高的版本。
一、壓電陶瓷促動(dòng)器激勵源的典型應用
壓電陶瓷促動(dòng)器頂端可選多種連接,如內螺紋、外螺紋等,可將待測件安裝固定到壓電陶瓷促動(dòng)器的頂端或測試夾具上,采用壓電陶瓷促動(dòng)器來(lái)直接激勵待測件。
壓電陶瓷促動(dòng)器非常適于高頻范圍的振動(dòng)激勵,例如對高頻范圍內的振動(dòng)傳感器的校準、對更高的振動(dòng)頻率環(huán)境的模擬、對MEMS陀螺儀和相關(guān)組件的振動(dòng)抗擾性的研究、對車(chē)輛部件在高頻下的聲學(xué)特性測試、汽車(chē)部件(如觸點(diǎn)和傳感器)的耐久性測試、野外振動(dòng)過(guò)程在實(shí)驗室中的重現、其他振動(dòng)環(huán)境的模擬等。并且,該振動(dòng)可與氣候條件相結合,像溫度、濕度等。
對于較小待測件的高頻測試,采用一支壓電陶瓷促動(dòng)器作為激勵源即可;對于較大面形待測件的高頻測試,可采用多支壓電陶瓷促動(dòng)器并聯(lián)激勵的方式。
二、芯明天壓電促動(dòng)器激勵方案舉例
(一)震動(dòng)傳感器測試
如下圖所示,將震動(dòng)傳感器直接固定于芯明天壓電陶瓷促動(dòng)器的頂端,通過(guò)芯明天壓電控制器對壓電陶瓷促動(dòng)器施加激勵電信號,壓電陶瓷促動(dòng)器產(chǎn)生激勵振動(dòng),振動(dòng)的頻率、幅度取決于待測件的重量、大小以及壓電控制器的激勵電信號。
而對于多個(gè)待測件或較大尺寸待測件,可采用多支壓電陶瓷促動(dòng)器并行操作激勵,并且可采用同一壓電控制器發(fā)送激勵電信號。
芯明天壓電陶瓷促動(dòng)器參數范圍
出力:200~50000N
諧振頻率:3~40kHz
溫度范圍:-273℃~150℃
位移:7~260μm
(二)多軸振動(dòng)激勵
對待測件多軸的振動(dòng)激勵,可采用芯明天多軸振動(dòng)壓電平臺,可產(chǎn)生1~6軸的多軸振動(dòng)激勵。壓電平臺表面都配備安裝螺紋孔,易于待測件的安裝。
芯明天壓電納米定位臺參數范圍
激勵軸:1~6軸
出力:1~800N
諧振頻率:0.1~8.7kHz
溫度范圍:-273℃~150℃
位移:6.8~800μm
(三)角度振動(dòng)環(huán)境模擬
對于重量較重型的待測件的角度振動(dòng),可采用芯明天壓電偏擺臺,既便于待測件的安裝,又可承載大型待測件。角度振動(dòng)頻率可達500Hz,具體頻率取決于所承載的負載的重量、外形等因素。
芯明天壓電偏擺臺/偏轉鏡參數范圍
激光軸:1~6軸
出力:1~600N
諧振頻率:0.3~15kHz
溫度范圍:-273℃~150℃
角度:0.16~50mrad
(四)面形振動(dòng)激勵
對于一個(gè)待測件面形的振動(dòng)激勵應用,可采用芯明天MFC壓電纖維片或壓電陶瓷片。下方左圖中,是將MFC粘貼于待測件表面,隨著(zhù)多個(gè)MFC的伸長(cháng)、收縮或45°形變間的相互配合,激勵面形產(chǎn)生不同頻率、不同幅度的振動(dòng)。右圖中是將方形、環(huán)形壓電陶瓷片作為激勵源粘貼于待測件。
芯明天MFC壓電纖維片參數范圍
出力:-585~693N
工作頻率:0~700kHz
溫度范圍:-273℃~130℃
位移:-102~147μm
芯明天壓電陶瓷片參數范圍
出力:168~9450N
諧振頻率:0~>486kHz
溫度范圍:-273℃~200℃
位移:0~3.3μm
三、壓電控制器/壓電放大器
使用芯明天的壓電控制器系統,在頻率和振幅方面具有更大的靈活性。可以通過(guò)模擬信號或數字信號,以及軟件設置操作幅值大小及頻率大小。
芯明天壓電控制器/放大器參數范圍
輸出電壓:0~1800V
帶寬:0~150kHz
電流:0~17A
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