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哈爾濱芯明天科技有限公司

基于壓電陶瓷促動器的振動激勵方法

時間:2021-5-17 閱讀:1519
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壓電陶瓷促動器具有大出力、高諧振頻率、高精度、體積小的特點,在帶載的情況下,仍可執行千赫茲以上的高頻激勵振動,是振動激勵應用中一種新型的不錯選擇。

壓電陶瓷促動器的外形非常小巧,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。

傳統中振動測試的常見的方法是使用電動振動器,但它的弊端是當運行超過機械頻率限制時,控制和信號質量(控制偏差、橫向振動)通常會出現問題(電樞諧振)。

與傳統方法相比,采用壓電陶瓷促動器作為激勵源的方法,可實現更高的頻率極限及更高的振動幅度,并且避免了不必要的橫向振動。

此外,壓電陶瓷促動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、壓電陶瓷促動器激勵源的典型應用

壓電陶瓷促動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器的頂端或測試夾具上,采用壓電陶瓷促動器來直接激勵待測件。

壓電陶瓷促動器非常適于高頻范圍的振動激勵,例如對高頻范圍內的振動傳感器的校準、對更高的振動頻率環境的模擬、對MEMS陀螺儀和相關組件的振動抗擾性的研究、對車輛部件在高頻下的聲學特性測試、汽車部件(如觸點和傳感器)的耐久性測試、野外振動過程在實驗室中的重現、其他振動環境的模擬等。并且,該振動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器并聯激勵的方式。

 

二、芯明天壓電促動器激勵方案舉例

(一)震動傳感器測試

如下圖所示,將震動傳感器直接固定于芯明天壓電陶瓷促動器的頂端,通過芯明天壓電控制器對壓電陶瓷促動器施加激勵電信號,壓電陶瓷促動器產生激勵振動,振動的頻率、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。

而對于多個待測件或較大尺寸待測件,可采用多支壓電陶瓷促動器并行操作激勵,并且可采用同一壓電控制器發送激勵電信號。

 

芯明天壓電陶瓷促動器參數范圍

 

出力:200~50000N

諧振頻率:3~40kHz

溫度范圍:-273℃~150℃

位移:7~260μm

 

(二)多軸振動激勵

對待測件多軸的振動激勵,可采用芯明天多軸振動壓電平臺,可產生1~6軸的多軸振動激勵。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)角度振動環境模擬

對于重量較重型的待測件的角度振動,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)面形振動激勵

對于一個待測件面形的振動激勵應用,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,隨著多個MFC的伸長、收縮或45°形變間的相互配合,激勵面形產生不同頻率、不同幅度的振動。右圖中是將方形、環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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