动态操作

谐振频率

两边未夹紧时,纵向堆叠型促动器指定的谐振频率可适用于操作。单边夹紧的布置中,数值减半。 施加额外负载减少的谐振频率可用以下方程估算(有关meff的计算,参见图1):

定位应用中,为了使控制信号和位移之间的相移较小,压电陶瓷促动器应在远远低于谐振频率时运行。压电系统的相位响应约等于一个二阶系统的相位响应:


 

f0'

 


带负载时的谐振频率[Hz]

f0不带负载时的谐振频率[Hz]
meff堆叠型压电陶瓷促动器的有效质量[kg]
meff'带负载的堆叠型压电陶瓷促动器的有效质量[kg]
φ相位角[度数]
f控制频率[Hz]
m压电陶瓷促动器的质量
M附加负载
Tmin压电陶瓷促动器实现其名义位移所需的时间

响应行为:压电陶瓷促动器的膨胀速度有多快?

快速响应行为是压电陶瓷促动器的一大特点。工作电压的快速变化使得位置快速变化。扫描显微镜、图像稳定、阀门控制、产生冲击波或主动减振等动态应用尤其需要这种行为。当控制电压突然增大时,压电陶瓷促动器可在约三分之一的谐振频率f0周期后达到名义位移(图2):

这种情况下将产生很大的过冲量,但可用相应控制技术进行部分补偿。

示例:谐振频率f0 = 10 kHz的单边夹紧的堆叠型压电陶瓷促动器可在30μs内实现名义位移。


动力

利用合适的驱动电子设备,压电陶瓷促动器可产生高达几万m/s²的加速度。可能的耦合质量及促动器本身的惯性会产生动态拉力,需要用>>机械预载来补偿。正弦操作中,最大的力可按如下估算:

Fdyn最大动力
meff堆叠型压电陶瓷促动器的有效质量[kg]
ΔL位移(峰间值)[m]
f谐振频率

示例:频率为1000Hz、位移为2μm(峰间值)、质量为1kg时的动力约为±40N。

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目录:压电促动器

部件、技术、操作
版本/日期
CAT128
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