压电驱动技术及压电驱动器的应用研究
压电技术
压电驱动器的特点
• (1)不需传动机构 ,位移控制精度高 ,可达 0.01 微米。 • (2)响应速度快 ,约为 10 微秒 ,无机械吻合间隙 , 可实现电压随动式位移控制。 • (3)有较大的力输出 ,约为 3.9KN/cm 。 • (4)功耗低 ,比电磁马达式的微位移器低 1 个数 量级 ,并且当物体保持一定位置(高度)时 ,器件几乎 无功耗。 • (5) 它是一种固体器件 ,易于电源、侧位传感器、 微机等实现闭环控制。并且磁控合金和温控形状记 忆合金等其他位移器件体积要小得多。
压电驱动技术的应用
• 压电驱动器 • 1定义：压电驱动器利用逆压电效应，将电 能转变为机械能或机械运动，聚合物驱动 器主要以聚合物双晶片作为基础，包括利 用横向效应和纵向效应两种方式，基于聚 合物双晶片开展的驱动器应用研究包括显 示器件控制、微位移产生系统等。
2压电驱动器的分类
• 按驱动方式不同 ,压电驱动器可分为刚性位 移驱动器和谐振位移驱动器。 • 1 刚性位移驱动器 • 刚性位移驱动器的驱动模式主要有多 层式驱动器和单(双) 晶片驱动器 ,此外还有 Rainbow 驱动器、Moonie 驱动器和 Cymbals 驱动器等 ,几种模式在大小、质量、位移量 及负载能力上均各有特点。 •
压电驱动技术
目录Leabharlann •1定义 •2应用压电驱动技术定义
• 英文：Piezoelectric actuator technology • 压电驱动技术的基本原理是基于压电陶瓷 材料的逆压电效应，通过控制其机械变形产生 旋转或直线运动。它具有结构简单，低速、大 力矩的优点。这种电机有3种类型，分别为超 声式、蠕动式和惯性式。超声波式是利用逆压 电效应的基础上，以超声频域的机械振动为驱 动技术在电能的控制下通过机械变换产生运动。 蠕动式与惯性式主要用于直线运动。
压电驱动技术及压电驱动器的应用研究PPT
06
CHAPTER
压电驱动技术的前沿研究动 态
高性能压电材料的研究进展
高性能压电陶瓷材料
研究具有高机电耦合系数、低介电损耗的压电陶瓷材料，提高驱 动器的转换效率。
压电复合材料
利用不同材料的组合，发挥各自优点，提高压电材料的综合性能。
无铅压电材料
开发环保型的无铅压电材料，替代传统含铅材料，降低环境污染。
智能传感器
利用压电驱动技术实现传感器的高灵敏度、快速响应和低 能耗。
精密定位与微动系统
利用压电驱动器实现高精度定位和微动，应用于微纳制造、 生物医疗等领域。
环境感知与自适应控制
研究基于压电驱动技术的环境感知系统，实现自适应调节 和控制。
THANKS
谢谢
05
CHAPTER
压电驱动技术的实验研究
实验设备与方法
1 2
压电陶瓷
选用高性能的PZT-5A型压电陶瓷作为驱动元件， 其具有较高的机电耦合系数和良好的稳定性能。
驱动器设计
根据实际需求，设计不同规格和形状的压电驱动 器，如直线型、弯曲型和振动型等。
3பைடு நூலகம்
实验平台搭建
搭建实验平台，包括电源、信号发生器、数据采 集与处理系统等，用于测试压电驱动器的性能。
拓展应用领域
医疗领域
利用压电驱动器的小型化和精确 控制特性，开发用于医疗设备的 精密驱动器，如手术机器人和微
型植入物。
微纳制造领域
利用压电驱动器的快速响应和高精 度特性，在微纳制造领域实现高精 度的定位、装配和加工。
航空航天领域
在航空航天领域，利用压电驱动器 的轻量化和高可靠性特性，开发用 于飞行器的高效、轻量化的驱动系 统。
压电驱动器能够实现高精度的振动控制和声波调制，被广泛应用于无损检测、噪 声控制、地震探测等领域。
压电驱动器应用中的模型分析
型——均匀应 变模 型做 了进一步分析讨论 ，并进行 了数值仿真计算 ，得到 了胶粘剂性质 变化对驱 动效 果的影 响 情况 。对结构端部的层间剪切应力 的仿真模拟表明 ，在压 电驱动器粘贴 的主体结构 的边缘处要加强胶 粘剂的剪
切强 度 ，以 防止 边 界 脱 层 的发 生 。 关键 词 ：压 电材 料 ；压 电驱 动 器 ；胶 粘 层 ；均 匀应 变 模 型 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ １ Ｖ １． Ｂ ８ ； ２４１ 文 献标 识 码 ：Ａ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：ｐｉｚ ｌ ｃｒｃ ｍ ａｅ ｉ ｌ ｐｉｚ ｅｅ ｔｉ ｃ ｕ ｔ ｒ ｂｏ ｄ ｎｇ ｌｙ ；ｕｎ ｆ ｒ ｓｒ ｉ ｄ ｌ ｅ ｏｅｅ ｔｉ ｔｒａ ； ｅ ｏ ｌｃｒｃ ａ ｔ ａ ｏ ； ｎ ｉ ａ ｓ ｉｏ ｍ ｔａｎ ｍｏ ｅ
近几十年 ， 在结构控制领域 ， 以形状记忆合金 、 磁致伸缩 、压 电陶瓷材料为代表 的智能材 料的地位
越来越重要 。 中， 其 由于压 电陶瓷材料 具有线性程度
好、 响应速度快 、 频率高 、 载荷（ 电压 ） 施加方便等特 点 ， 能结 构 中有 更广 泛的应 用ｆ 压 电材 料成 为 在智 ｌ ＿ ，
智能材料 的代表 ， 国 内外广泛关 注。 引起 国内外学者
收稿 日期 ：２ ０ — ５ １ ；修 订 日期 ：２ １— １ ０ ０９０— ３ ０ ０ ０— ５
Ｔｈｅ Ｍ ｏ ｅ ａ ｙ ｉ ｎ ｔ ｅ Ａｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｈｅ ｄ ｌＡｎ ｌ ｓ ｓｉ ｈ ｐｌ ｔｏ ｆｔ ｃ Ｐｉ ｚ ｅ ｅ ｔ ｉ ｔ ｔ ｒ ｅ ｏ ｌ ｃ ｒｃ Ａｃ ｕａ ｏ
Ｊ Ｌ－ｅ Ｉ ｎ Ｉ ｉｉ，Ｌ Ａ ｊ Ｍｉ （ｃｏ １ ｆ ｒｎｕｉ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｂ ｉｎ ｉｅｓｙｏ ｅｏ ａｔ ｓ ｎ ｔ ｎｕｉ ， ｓ ｈ ｏ ｏ ａ ｔ ｃｅ ｅａ ｄＥ ｇｎ ｅｉ ， ｅ ｉｇＵｎｖｒｉ ｆ ｒｎ ｕｉ ｄＡｓ ｏ ａ ｔ ｓ ｏ Ａｅ ｃ ｎ ｎ ｊ ｔ Ａ ｃａ ｒ ｃ Ｂ ｉｎ １ ０ ９ ， ｈｎ ） ｅ ｉｇ ０ １ １ Ｃ ｉａ ｊ
压电陶瓷执行器的驱动技术研究
压电陶瓷执行器的驱动技术研究一、本文概述Overview of this article随着科技的快速发展，压电陶瓷执行器作为一种重要的驱动元件，在精密控制、振动抑制、传感器等领域的应用日益广泛。
其独特的驱动特性，如快速响应、高精度定位、低能耗等，使得压电陶瓷执行器在现代科技中占据了举足轻重的地位。
然而，如何高效、稳定地驱动压电陶瓷执行器，充分发挥其性能优势，一直是研究人员关注的焦点。
With the rapid development of technology, piezoelectric ceramic actuators, as an important driving component, are increasingly widely used in precision control, vibration suppression, sensors and other fields. Its unique driving characteristics, such as fast response, high-precision positioning, low energy consumption, etc., make piezoelectric ceramic actuators occupy a pivotal position in modern technology. However, how to efficiently and stably drive piezoelectric ceramic actuators and fully leverage their performance advantages has always been a focus of attention forresearchers.本文旨在探讨压电陶瓷执行器的驱动技术，深入分析其驱动原理、驱动电路设计、驱动信号优化以及在实际应用中的性能表现。
压电驱动器研究与应用中的若干新进展
ＫＥＹ ＯＲＤＳ： Ｐ ｅ ｏ ｌｃｒｃ ａ ｔ ａ ｏ ｓ Ｐ ｅ ｉ ｏ ｔｏ ； Ａｐ ｌ ａ ｉｎ； ＵＳ Ｗ ｉ ｚ ｅ ｔ ｃｕ ｔｒ ； ｒ ｃ ｓ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｉ ｅ ｐｉ ｔ ｃ ｏ Ｍ
０ 引 言
压 电驱 动 器 以其 尺 寸 小 、线性 好 、控 制 方 便 、
ｗｉ ｅｙ ｕｓ ｄ ｉ ｎ ｉ ｅ ｎ ｎ ａ ｌ ｉｅ． Ｅｓ ｅ ｉｌ ｄ ｌ ｅ ｎ ｅ ｇｎｅ ｒ ｇ ａ ｄ ｄ ｉ ｌ ｉ ｙ ｆ ｐ ｃａ ｌ ｙ， ｐ ｅ ｏ ｌ ｃｒｃ ｃ ｕ ｔ ｒ ｗｉ ｈ ｒｔ ｆ ｈ ｇ ｉｚ ｅ ｔ ａ ｔ ａｏ ｓ， ｔ ｔ ｅ ｍｅ ｓ ｏ ｉｈ ｅ ｉ ｈ ｉ ｐ ｅ ｉｉｎ， ｓｍｐｅ ｃ ｎ ｒ ｌｍｅｈｏ ｎｄ ｌｗ ｎ ｒ ｉｓｐ ｔｏ ｒ ｃ ｓｏ ｉ ｌ ｏ ｔｏ ｔ ｄ ａ ｏ ｅ ｅ ｇ ｄ ｓｉ ａ ｉｎ， ｈ ｌ ｙ ｏ ｄ ｍｕｃ ｒ ｍｉｅｆ ｒｔ ｅｆ ｔ ｒ ｆｐ ｅ ｉｅ ｈ ｐ ｏ ｓ ｏ ｈ ｕ ｕ ｅ ｏ ｒ ｃ ｓ ａ ｅ ｉ ｌ ｅ ｖ ｙ ｔ ｎｄ ｆ ｘｂ ｅ ｓ ｒ ｏ ｓ ｓｅｍ． Ｔｈ ａ ｔｃ ｌ ｒａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｐｉｚ ｌ ｃｒｃ ａ ｔ ａｏ ｓ ａ ｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ ｉ ｅ ａｌａ ｌ ｅ ｐ ｒｉｕ ａ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｏ ｅ ｏ ｅ ｔ ｃ ｕ ｔ ｒ ｒ ｉｃ ｓｅ ｎ ｄ ｔｉ ｓ ｅ ｉ ｗｅ ｌａ ｈ ｏ ｆｇ ｒ ｔｏ ｓ ｒｓ ａ ｐ ｌｃ ｔｏ ｅｄ． Ｆｕ ｈ ｒ ｒ ｌ ｓｔ ｅ ｃ ｎ ｉｕ ａｉ ｎ ｏ ｎｄ ａ ｐ ｉ ａｉｎ ｆ ｌ ｔ ｉ ｔ ｒ ｅ ｍｏ ｅ， ｓ ｍｅ ｎ ｗ ｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｏ ｅ ｐ ｏ ｒ ｓ ｎ ｒ ｓ ａ ｃ ｎｄ ａ ｐ ｉ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｏ ｌｃ ｒｃ ａ ｔ ａｏ ｓ ａ ｅ ｓ ｍｍａ ｚ ｄ． ｐ ｌｃ ｔｏ ｐｉｚ ｅ ｔ ｃ ｕ ｔ ｒ ｒ ｕ ｆ ｅ ｉ ｉ ｒ ｅ
压电 精密驱动 应用场景
压电精密驱动应用场景压电技术是一种能够将机械能转化为电能或将电能转化为机械能的技术，具有高效率、高精度、快速响应等优点。
压电精密驱动技术是压电技术在工程应用中的一种重要应用，广泛应用于微调、定位、仪器仪表、航天航空等领域。
压电精密驱动技术的应用场景十分广泛，下面就几个典型的场景进行介绍。
首先是医疗领域。
医疗设备对于精度和可靠性的要求非常高，而压电精密驱动技术正是可以满足这种需求的。
例如，通过利用压电精密驱动技术，可以实现微创手术中的精准定位和控制，帮助医生进行精确的操作，提高手术的成功率和患者的疗效。
其次是光学领域。
在光学仪器中，如相机、显微镜、望远镜等，需要对焦、调节光路等操作，这就需要精密的驱动技术来实现。
压电精密驱动技术可以提供高精度的运动控制和快速响应的特性，适用于光学仪器中的精密调节和定位任务。
再次是航天航空领域。
在航天器和飞机等飞行器的控制系统中，需要满足紧凑、轻量化、高可靠性和高精度等要求，而压电精密驱动技术正是能够满足这些要求的理想选择。
通过利用压电精密驱动技术，可以实现飞行器的精确定位和姿态控制，提高整个系统的稳定性和性能。
此外，压电精密驱动技术还可以应用于机械臂、纳米加工、精密定位台等领域。
无论是需要精确控制的运动系统还是需要微小力量的操控系统，压电精密驱动技术都能够为其提供高精度、高可靠性、快速响应的解决方案。
在使用压电精密驱动技术的过程中，需要注意一些关键问题。
首先是电压和电流的控制，因为压电材料的性能会随着电压和电流的改变而变化，所以需要对电压和电流进行合理的控制，以保证系统的稳定性和精度。
其次是温度的影响，因为压电材料对温度非常敏感，所以在应用中需要考虑温度对系统性能的影响，采取合适的措施来控制温度。
此外，还需要注意机械部分的精度和质量，以确保整个系统的运动精度和可靠性。
总结起来，压电精密驱动技术在医疗、光学、航天航空等领域都有着广泛的应用。
在应用中需要注意电压和电流的控制、温度的影响以及机械部分的精度和质量。
压电体的应用及原理
压电体的应用及原理1. 压电体的定义压电体是指能够产生电荷和电位差的特殊材料，在外力作用下产生电荷分离效应的材料。
压电效应是压电体与外界环境间的相互作用过程，具有广泛的应用前景。
2. 压电体的原理压电体的压电效应基于晶体结构的特殊性质。
当外力施加到压电体上时，晶体内部的正负离子会产生相对位移，从而形成极电化。
这些极化的正负离子会导致电荷的分离，产生电位差。
3. 压电体的应用领域3.1 压电传感器压电传感器利用压电体材料的压电效应，将外界的压强或应力转换为电信号输出。
它具有高灵敏度、高稳定性和快速响应的特点，被广泛应用于机械、航空、能源等领域。
•在机械工程中，压电传感器可用于测量力、压力和应力。
•在航空领域，压电传感器可用于测量飞机的气动参数，如气动力、气动温度等。
•在能源领域，压电传感器可用于测量液压系统和燃气系统的压力。
3.2 压电驱动器压电驱动器利用压电效应的反向现象，将电能转换为机械能。
压电体在电场刺激下发生形变，从而实现机械运动。
•压电陶瓷驱动器广泛应用于精密仪器、自动控制系统和精密定位装置中。
•压电陶瓷驱动器还可用于医疗领域，例如用于超声波治疗和成像。
3.3 压电发电器压电发电器利用外界机械振动或冲击引起的压力变化，将机械能转换为电能。
它可以广泛应用于能源回收和自动供电系统中。
•压电发电器可用于无线传感器网络中，通过环境振动或压力变化收集能量。
•压电发电器还可用于汽车胎压监测系统中，利用汽车行驶时的振动产生电能供电。
3.4 声波器件压电体材料具有良好的声波特性，因此被广泛应用于声学器件中。
•压电陶瓷可用于扬声器、压电麦克风和超声波传感器等声学器件中。
•压电陶瓷还可用于声能转换装置，如超声波清洗器和超声波切割机。
3.5 压电疗法压电体通过施加机械压力来治疗疾病的方法被称为压电疗法。
通过压电体的压电效应，可以实现疼痛缓解和组织修复等效果。
•压电体可用于物理治疗中，例如治疗肌肉疼痛和骨折等病症。
正、逆压电效应的研究应用
R2
~
R1 R2 单晶片换能表面示意图
其 他 应 用
压电聚合物水声换能器研究初期均瞄准军事应用,如用于水 下探测的大面积传感器阵列和监视系统等,随后应用领域逐 渐拓展到地球物理探测、声波测试设备等方面。为满足特定 要求而开发的各种原型水声器件,采用了不同类型和形状的 压电聚合物材料,如薄片、薄板、叠片、圆筒和同轴线等,以 充分发挥压电聚合物高弹性、低密度、易于制备为大和小不 同截面的元件、而且声阻抗与水数量级相同等特点,最后一 个特点使得由压电聚合物制备的水听器可以放置在被测声场 中,感知声场内的声压,且不致由于其自身存在使被测声场受 到扰动。而聚合物的高弹性则可减小水听器件内的瞬态振荡, 从而进一步增强压电聚合物水听器的性能。 压电聚合物换能器在生物医学传感器领域,尤其是超声成像 中,获得了最为成功的应用、PVDF薄膜优异的柔韧性和成型 性,使其易于应用到许多传感器产品中。
3、传感器上的应用
特点
压电式压力传感器
压电式压力传感 器是利用压电材料 所具有的压电效应 所制成的。压电式 压力传感器的基本 结构如右图所示。 由于压电材料的电 荷量是一定的,所 以在连接时要特别 注意,避免漏电。
压电式压力传 感器的优点是 具有自生信号, 输出信号大,较 高的频率响应, 体积小,结构坚 固。其缺点是 只能用于动能 测量。需要特 殊电缆,在受到 突然振动或过 大压力时,自我 恢复较慢。
压电式加速度传感器
压电元件一般由两块压电晶片组成。在 压电晶片的两个表面上镀有电极,并引出 引线。在压电晶片上放置一个质量块,质 量块一般采用比较大的金属钨或高比重 的合金制成。然后用一硬弹簧或螺栓,螺 帽对质量块预加载荷,整个组件装在一个 原基座的金属壳体中。为了隔离试件的 任何应变传送到压电元件上去,避免产生 假信号输出,所以一般要加厚基座或选用 由刚度较大的材料来制造,壳体和基座的 重量差不多占传感器重量的一半。
压电效应的原理及应用ii
压电效应的原理及应用 II1. 压电效应的简介压电效应是指在某些晶体或陶瓷材料中，当受到压力或拉力作用时，会在其表面上产生相应的电荷分布。
此现象被称为压电效应，是一种将机械能转化为电能的物理效应。
压电效应在现代科技领域中具有广泛的应用，本文将详细介绍压电效应的原理及其在不同领域的应用。
2. 压电效应的原理压电效应的基本原理是由晶体和陶瓷材料中的晶格结构决定的。
在晶体和陶瓷材料中，离子是按照有序的方式排列的，从而形成一个稳定的晶格结构。
当施加压力或拉力时，离子之间的距离会发生微小的变化，导致晶体或材料的形状发生变化。
这种变化会引起晶体中的电荷重排，使得正负电荷在晶体表面上分离出来，形成压电场。
3. 压电效应的应用3.1 压电传感器压电传感器是一种将机械能转换为电能的装置，常用于测量压力、力量和位移等物理量。
压电传感器利用压电效应，当施加力或压力时，传感器会产生相应的电荷分布，通过测量电荷量的变化可以得到相应的物理量信息。
压电传感器在工业自动化控制、医学影像设备等领域有着广泛的应用。
3.2 压电陶瓷压电陶瓷是一种应用压电效应的材料，具有机械性能优良、稳定性高等特点。
压电陶瓷常用于制作声波发生器、声波检测器和超声波传感器等设备。
在医学领域中，压电陶瓷被广泛用于超声波成像系统，用于诊断、治疗和监测。
3.3 压电振荡器压电振荡器是一种利用压电效应产生高频振荡的器件。
压电振荡器广泛应用于通信设备、计算机电子设备中，用于产生稳定的高频信号。
压电振荡器具有体积小、功耗低、频率稳定等优点，在无线通信、计算机芯片和航天领域有着重要的应用。
3.4 压电驱动器压电驱动器是一种利用压电效应产生机械驱动的装置。
压电驱动器可以将电能转换为机械能，广泛应用于精密仪器、航天器、激光系统等领域。
压电驱动器具有响应速度快、精度高等特点，在精密定位和精密控制领域有着重要的应用。
4. 总结压电效应是将机械能转化为电能的重要物理现象，在现代科技领域具有广泛的应用。
压电粘滑驱动原理及其应用
压电粘滑驱动原理及其在压电马达平台中的应用粘滑驱动是以摩擦理论为基础的典型驱动方式。
摩擦力是一种基本的耗散力，存在于所有相对滑动的机器和结构中，在以往对粘滑机理的研究仅仅是停留在如何避免其在精密伺服系统中由于摩擦存在而引起的失稳和损耗。
由于压电材料的出现和良好的响应特性，才把粘滑原理应用到驱动工作当中。
粘滑驱动的机理本质是利用最大静摩擦力和滑动摩擦力之间的差异控制被驱动物体产生位移。
基于压电陶瓷的粘滑驱动方式是利用PZT压电陶瓷快速形变产生的加速度，即惯性冲击，使得动摩擦力无法提供运动物体的加速度，从而保持在原来位置，接着控制PZT压电陶瓷以较小的速度返回，从而实现静摩擦力带动物体运动来实现微位移，因此也被称为惯性粘滑驱动。
图1粘滑驱动原理如图1所示。
该原理的工作过程可以分为三个阶段：初始阶段，在没有驱动电压信号的情况下，压电陶瓷和被驱动的滑块保持静止；第二阶段，随着一个缓慢上升的电信号的到来，压电陶瓷和滑块共同运动，即粘滞阶段，此时静摩擦力作为驱动力，二者“粘”在一起运动；第三阶段，电压信号急速下降，压电陶瓷由于其良好的响应特性，立即发生了快速的收缩，由于惯性力的存在，即摩擦力无法提供大的加速度动力，滑块不会及时随压电陶瓷同步运动，滑块与压电陶瓷产生相对滑动，保持原来位置，即滑动阶段。
重复这个周期将使滑块连续向前运动，对于反向运动，使用反向驱动电压模式即可。
粘滑驱动实质上就是以摩擦力为驱动源，达到被驱动体的微小移动。
利用粘滑效应的压电精密运动机构，依靠锯齿形电压激励下压电陶瓷运动造成的动静摩擦力之差异致动，可以工作在步进运动和静态扫描两种模式下，且快速运动模式下可以忽略压电陶瓷的非线性影响。
粘滑驱动原理实现方便、控制简单，具有运动范围大、分辨率高、结构简单、易于微小和精确定位等优点。
结合压电陶瓷特殊的性能，许多基于该原理的驱动器都得以应用。
其中最常见的就是直线运动和旋转运动的应用。
一、应用于直线压电马达粘滑式直线压电马达一般由轴承轨道、运动面（即移动部分）、摩擦触点、一端固定的压电陶瓷促动器组成。
正、逆压电效应的研究应用
生活
工业
其他
具体来说 就是：
压电驱 动器
换能器
机器人 接近视 觉
传感器
1、换能器
压电换能器是指利用压电材料 的正逆压电效应制成的换能器， 换能器顾名思义就是指可以进 行能量转换的器件。通常我们 所说的为电声换能器，能够发 射声波的换能器叫发射器；用 来接收声波的换能器叫接收器。 例如压电蜂鸣器就属于电-声换 能器，通常可以用作报警器等。
压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机 械变形,这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了 广泛的应用。例如,压电材料已被用来制作智能结构,此类结构除 具有自承载能力外,还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能 ,在未来的飞行器设计中占有重要的地位
压电材料的应 用领域可以粗略分 为两大类： 【1】振动能和超 声振动能-电能换 能器应用,包括电声 换能器,水声换能器 和超声换能器等 【2】其它传感器 和驱动器应用
改性共聚物的优异特性,研究开发其在医学超声、减
振降噪等领域应用,还需要进行大量的探索。
3、传感器上的应用
压电பைடு நூலகம்压力传感器
压电式压力传感 器是利用压电材料 所具有的压电效应 所制成的。压电式 压力传感器的基本 结构如右图所示。 由于压电材料的电 荷量是一定的,所 以在连接时要特别 注意,避免漏电。
特点
压电蜂鸣器
压电聚合物电声器件利用了聚合 物的横向压电效应,而换能器设计 则利用了聚合物压电双晶片或压 电单晶片在外电场驱动下的弯曲 振动,利用上述原理可生产电声器 件如麦克风、立体声耳机和高频 扬声器。目前对压电聚合物电声 器件的研究主要集中在利用压电 聚合物的特点,研制运用其它现行 技术难以实现的、而且具有特殊 电声功能的器件,如抗噪声电话、 宽带超声信号发射系统等。
压电效应的应用及原理
压电效应的应用及原理一、压电效应的原理： 压电效应的原理是，如果对压电材料施加压力，它便会产生电位差（称之为正压电效应），反之施加电压，则产生机械应力（称为逆压电效应）。
如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。
而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。
也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能，这种相互对应的关系确实非常有意思。
压电材料可以因机械变形产生电场，也可以因电场作用产生机械变形，这种固有的机-电耦合效应使得压电材料在工程中得到了广泛的应用。
例如，压电材料已被用来制作智能结构，此类结构除具有自承载能力外，还具有自诊断性、自适应性和自修复性等功能，在未来的飞行器设计中占有重要的地位。
二、压电效应的应用：压电材料的应用领域可以粗略分为两大类：即振动能和超声振动能-电能换能器应用，包括电声换能器，水声换能器和超声换能器等，以及其它传感器和驱动器应用。
1、换能器换能器是将机械振动转变为电信号或在电场驱动下产生机械振动的器件压电聚合物电声器件利用了聚合物的横向压电效应，而换能器设计则利用了聚合物压电双晶片或压电单晶片在外电场驱动下的弯曲振动，利用上述原理可生产电声器件如麦克风、立体声耳机和高频扬声器。
目前对压电聚合物电声器件的研究主要集中在利用压电聚合物的特点，研制运用其它现行技术难以实现的、而且具有特殊电声功能的器件，如抗噪声电话、宽带超声信号发射系统等。
压电聚合物水声换能器研究初期均瞄准军事应用，如用于水下探测的大面积传感器阵列和监视系统等，随后应用领域逐渐拓展到地球物理探测、声波测试设备等方面。
为满足特定要求而开发的各种原型水声器件，采用了不同类型和形状的压电聚合物材料，如薄片、薄板、叠片、圆筒和同轴线等，以充分发挥压电聚合物高弹性、低密度、易于制备为大和小不同截面的元件、而且声阻抗与水数量级相同等特点，最后一个特点使得由压电聚合物制备的水听器可以放置在被测声场中，感知声场内的声压，且不致由于其自身存在使被测声场受到扰动。
压电驱动技术及压电驱动器的应用研究
蠕 动 式 驱 动 原 理 图
应用领域： 步进微动机制有效地缓解了大行程和高分辨率的矛盾， 能够在保持高分辨率的情况下增大微驱动器的行程，因而在 纳米级微操作技术中有广泛的应用前景，适于力较大、高分 辨率、大行程的场合。
美国Connecticut大 学研制的单自由度步进 式直线马达，其特点是 采用整体柔铰形式，使 得驱动器的刚度和输出 推力增大，刚度90N/m, 输出推力200N，定位精 度5nm，进给速度 100μm/s。
X-Y微驱动工作台原理图
哈工大博实精密工作台
平移机构
日本日立精机技术研究所开 发的六自由度微驱动器
转动机构
性能指标：移动分辨率小于1μm；转动分辨率小于0.5μrad。
2.步进式驱动 步进式的工作原理是根据自然界某些爬虫类动物爬行的 方法而提出的，故称为尺蠖步进式直线驱动机构，这种运动 方式又称为蠕动式（inchworm type）。
图为哈工大孙立宁等研制的用于光学镜面微调整的旋转 驱动器原理图，E为活动镜面，F为固定转动轴，A、C为电 磁式箝位机构，与E通过柔铰相连，B为压电体，驱动器可实 现绕定轴顺、逆时针旋转。性能指标：行程5°；步进角 0.01°；分辨率0.02″；最大步速5步/秒。
3.惯性冲击式驱动 惯性冲击式压电驱动机构是以压电元件为驱动源，利用 电-机能量转换来形成惯性冲击力，从而产生运动的机构。 结构模型如下所示，由三部分组成：主体A、惯性块B 和压电元件C。压电元件是动力部件，能够产生较大位移和 较强的驱动力。主体用来支撑机构并与支撑面发生作用，通 过调整它与支撑面的摩擦力大小可以改变机构的运动步长和 承载能力。惯性块用来产生惯性冲击力，它的质量大小直接 影响惯性冲击力的大小。
2. 压电效应 压电性质是一种机械能与电能交互作用的现象，此性质 是由法国居里兄弟于公元1880年研究晶体的对称性时发现的。 它是一种施加应力能产生电荷，施加电场而能产生尺寸上变 形的效应，称为压电效应。
叠层型压电驱动器技术及实验研究
１ 叠 层 型 压 电驱 动器 特 性
压 电陶 瓷 利用 逆 压 电效 应 将 电能 直 接 转 化 成 机 械 能 。 这 种 机 电 耦 合 关 系 可 用 压 电 方 程 表
述 为 ：
ｒ ５ ＝［］ ｝＋［ ］ Ｅ｝ ｛ ｝ ｓ ｛ ｄ ｛
ｃ ｎ ｔ ｃｉ ｎ， ａ ｄ ａ ｍｉｒ － ｉ ｌ ｃ ｍｅ ｔ ｍｐ ｉ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｗ ｓｐ ｅ ｅ ｔｄ， ｗ ｉ ｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｐ ｎ ｏ ｓ ｕｔ ｒ ｏ ｎ ｃｏ ｄ ｓ ａ ｅ ｎ ｐ ａ ｌ ｙｎ ｃ ａ ｉｍ ａ ｒ ｓ ｎ ｅ ｆ ｈｃ ａｅ ｎ ｔ ｒ － ｈ ｉ
…
【Ｄ ＝［］ ｝ 占 层｝ ｛ ｝ ｄ ｛ ＋［ ］｛
、
式 中，｛ 、｛ ｝ ｝ ５ 分别为压 电弹性体的应力 、应变 向量 ；｛ 、｛ 分别为压 电体 的电位移和 电场强 Ｄ｝ Ｅ｝
ｄ ｓ ｌ ｃ ｍｅ ｔ ｆｐ ｅ ｏ ｌｃｒｃ ａ ｔ ａｏ ｓｗａ ｍｐｉ ｅ ｙ ｔ ｅ ａ ｐ ｉ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｉ ａ ｅ ｎ ｉｚ ｅ ｔ ｃｕ ｔ ｒ ｐ ｏ ｅ ｉ ｓ ａ ｌ ｉ ｄ ｂ ｈ ｆ ｍ ｌ ｙｎ ｃ ａ ｉｍ． Ｔ ｅ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｆ ｈ ｎ ｔ ｘ ｅ ｈ ｉ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｐｉｚ ｅｅ ｔｉ ｔｃ ｓｕ ｅ ｓ ａ ｃｕａｏ ｏ ｇ ｔａ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｍｉｒ ｉｐｌｃ ｍｅ ｔ ｕ ｉ ｇ ｃ ｎ ｔａ ｔ ｅ ｏ ｌｃｒｃ ｓａ ｋ ｗａ ｓ ｄ ａ ｎ ａ ｔ ｔｒｔ ｅ ｒ ｃ ｓｏ ｃ ｏ ｄ ｓ ａ ｅ ｎ ， ｓｎ ｏ － ｖ ｒ ｅ ｐ ｅ ｏ ｌ ｃｒｃ ｅ ｅ ｔ Ｂｒｅ ｙ ｉ ｔｏ ｃ ｄ ｔ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓａ ｄ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｐ ｅ ｏ ｌ ｃｒｃ ａ ｔ ａｏ ｇ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｅ ｔｉ ｆ ｃ ． ｉ ｆ ｎｒ ｄｕ ｅ ｈ ｈ ｒ ｃ ｅ ｔｃ ｎ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｏ ｉｚ ｅｅ ｔｉ ｃ ｕ ｔｒ ｌ ｉ
压电驱动技术及压电驱动器的应用研究
压电驱动技术及压电驱动器的应用研究压电驱动技术是一门研究压电材料在电偶极转换过程中的物理过程和应用技术的领域。
压电材料是一种特殊的功能材料，具有压电效应，即在受到外力压缩时会产生电荷，或者在施加电场时会发生形变。
通过利用压电效应，可以将电能转化为机械能，或者将机械能转化为电能，从而实现动力传递和控制。
压电驱动器是利用压电效应驱动的装置，通过施加电场或外力，使压电材料发生形变，实现机械部件的运动。
压电驱动器可以分为电压驱动器和力驱动器。
电压驱动器通过施加电场，利用压电材料产生形变；力驱动器通过施加外力，使压电材料发生形变。
压电驱动器的种类很多，根据应用需求可以选择不同类型的压电材料和驱动方式。
压电驱动技术有着广泛的应用。
在机械工程领域，压电驱动技术可以用于各种类型的执行器和传感器。
例如，压电驱动器可以用于调节阀门、喷嘴和泵等控制系统，实现对流量、压力和速度等参数的调节。
在机器人领域，压电驱动技术可以用于各种类型的关节和动力装置，实现机器人的运动和抓取等功能。
此外，压电驱动技术还可以应用于医疗设备、无人机、汽车和航天器等领域。
1.压电驱动器的设计与制造：研究如何选择适合的压电材料、设计合理的结构和控制电路，以及制造高性能的压电驱动器。
例如，可以研究不同类型的压电材料的性能特点和相互比较，以选择最合适的材料；通过改进结构设计和制造工艺，提高压电驱动器的输出效果和性能。
2.压电驱动器的控制与优化：研究如何实现对压电驱动器的精确控制和优化设计，提高其控制精度和响应速度。
例如，可以研究控制算法和方法，以实现对压电驱动器的高精度定位和力反馈控制；通过优化控制参数，提高压电驱动器的控制效率和性能。
3.压电驱动器的应用与系统集成：研究如何将压电驱动器应用于具体的系统和设备中，实现功能的扩展和集成。
例如，可以将压电驱动器与其他动力装置、传感器和控制系统相结合，构建复杂的多自由度机械系统；通过改进系统设计和集成方式，实现对压电驱动器的多参数控制和协同控制。
尺蠖型压电驱动器基础理论与试验研究
尺蠖型压电驱动器基础理论与试验研究本文提出了以压电叠堆为动力转换元件, 基于尺蠖运动机理实现超精密定位的新型驱动器方案。
系统分析了压电叠堆与机械柔性机构的作用机理和直角柔性铰链的空间力学模型, 为驱动器优化设计提供了理论依据。
采用驱动器定子在转子(或直线动子)外侧双向对称钳位的方法, 保证了驱动器钳位过程的稳定性。
通过扭转柔性铰链成功地将压电叠堆直线运动转化为旋转运动, 系统剖析了驱动器各组成元件的特性, 利用MSC.Patran／Nastran软件预测了驱动器定子的模态分布和频响特性；在此基础上, 独立开发了压电旋转驱动器。
该驱动器基于推进方式工作, 转子上无任何电器元件, 可充分保证其刚度和加工精度, 并可实现360°连续转动；通过压电叠堆正向推力、柔性铰链反向回弹力综合作用, 实现了驱动器转子正、反方向双向运动。
实验测试表明: 该驱动器具有较高的往复定位精度；通过楔块机构对压电叠堆实现精密预紧调节, 保证了压电叠堆的工作稳定性和使用寿命；通过试验测试和利用MSC.Marc仿真分析相结合的手段, 研究了钳位机构与转子的微观接触过程, 分析了钳位接触面对驱动器性能的影响, 提出采用大钳位接触面对转子进行钳位的方案；经试验测试, 该驱动器开环工作具有运动分辨率高、承载能力强、转动速度快及输出稳定等优点。
作者还提出了混合驱动式尺蠖型压电直线驱动器的研究方案, 在直线动子上装配了驱动压电叠堆, 并通过特定机械结构实现了“二次钳位”。
利用尺蠖型压电驱动器输出单步位移与驱动电压间分段线性拟合方程, 逐步“搜索”最优驱动电压值, 有效地实现了驱动器的精确闭环控制。
另外作者还进行了将压电驱动技术应用到材料微观特性测试上的尝试, 该方案可同时完成对精细材料的纳米压痕和纳米刻划测试。
由于尺蠖型压电驱动器具有优良的性能, 在相关领域将会有广阔的应用前景。
2023年压电致动器行业市场研究报告
2023年压电致动器行业市场研究报告压电致动器行业是一个处于快速发展阶段的新兴行业。
随着现代科技的不断发展和应用领域的不断拓展，压电致动器在机械工程、电子工程、汽车工程等领域中得到了广泛的应用。
本文将对压电致动器行业市场进行详细的研究和分析。
一、行业概况压电致动器是一种将压电效应和电-机-力变换装置相结合的器件，可以将电能转换为机械能，并且具有快速反应、大功率输出等特点。
压电致动器广泛应用于精密仪器、先进机械、医疗设备、航空航天等领域。
二、市场规模目前，全球压电致动器市场规模约为150亿美元，预计到2025年将达到250亿美元，年复合增长率约为6％。
而中国是世界上最大的压电致动器市场之一，年销售额超过50亿美元，占全球市场的四分之一。
三、市场驱动因素1. 科技进步和应用领域的不断拓展推动了压电致动器市场的发展。
随着人工智能、机器人技术、自动化等领域的快速发展，对于高精度、高速度、高可靠性的运动控制需求不断增加，压电致动器作为一种具有独特优势的运动控制装置得到了广泛应用。
2. 新能源汽车的快速发展也推动了压电致动器市场的增长。
压电致动器作为一种高效、节能的动力传输方式，可以在汽车转向、制动、悬挂等系统中得到应用，因此受到了新能源汽车制造商的青睐。
3. 医疗器械行业对于压电致动器的需求也在不断增加。
随着医疗技术的进步，对于高精度、高速度的运动控制需求也在增加，而压电致动器正是满足这一需求的理想选择。
四、市场竞争格局目前，全球压电致动器行业的竞争格局较为分散，市场占有率较高的厂商包括美国Piezo Systems Inc.、Bosch Rexroth AG、德国Parker Hannifin Corporation、日本TDK Corporation等。
除了这些大型企业外，还有一些中小型企业专注于某个特定应用领域，如医疗器械、汽车等。
五、市场潜力和前景随着科技进步和应用领域的不断拓展，压电致动器在各个领域中的应用需求将会继续增加。
正、逆压电效应的研究应用
4、在机器人接近觉中的应用（超声波传感器）
超 声 波 传 感 器 -----解 魔 方 机 器 人
机器人安装接近觉传感 器主要目的有以下三个： 其一,在接触对象物体之 前,获得必要的信息,为下 一步运动做好准备工作; 其二,探测机器人手和足 的运动空间中有无障碍 物。如发现有障碍,则及 时采取一定措施,避免发 生碰撞;其三,为获取对象 物体表面形状的大致信 息。
压电蜂鸣器
压电聚合物电声器件利用了聚合 物的横向压电效应,而换能器设计 则利用了聚合物压电双晶片或压 电单晶片在外电场驱动下的弯曲 振动,利用上述原理可生产电声器 件如麦克风、立体声耳机和高频 扬声器。目前对压电聚合物电声 器件的研究主要集中在利用压电 聚合物的特点,研制运用其它现行 技术难以实现的、而且具有特殊 电声功能的器件,如抗噪声电话、 宽带超声信号发射系统等。
军事领域
压电材料能在水中发生、接受声波, 用于 水下探测、地球物理探测、声波测试等 方面; PZT 薄膜因其热释电效应而应用在 夜视装置、红外探测器上; 利用压电陶瓷 的智能功能对飞机、潜艇的噪声主动控 制;压电复合材料用在压力传感器检测机 身外情况和卫星遥感探测装置中。
光电信息领域
压电材料具有电光效应、非线性 光学效应、光折变效应等光电特 性, 在光电方面的应用有声表面 滤波器、光快门、光波导调制器、 光显示和光存储等; 利 用压电材料的压电效应和热释电 效应可以对外界产生的信号进行 处理、传输、储存, 用在机器人 和其它智能结构中, 用PVDF 压电 材料制成触觉传感器已能感知温 度、压力及识别边角棱等几何特 征。
压电式加速度传感器
压电元件一般由两块压电晶片组成。在 压电晶片的两个表面上镀有电极,并引出 引线。在压电晶片上放置一个质量块,质 量块一般采用比较大的金属钨或高比重 的合金制成。然后用一硬弹簧或螺栓,螺 帽对质量块预加载荷,整个组件装在一个 原基座的金属壳体中。为了隔离试件的 任何应变传送到压电元件上去,避免产生 假信号输出,所以一般要加厚基座或选用 由刚度较大的材料来制造,壳体和基座的 重量差不多占传感器重量的一半。
压电驱动器原理
压电驱动器原理
压电驱动器是一种使用压电材料，转换机械能为电能的装置。
压电材料是一种特殊的晶体材料，可以在施加机械应力或电场的情况下发生畸变和电荷分布变化。
压电驱动器的基本原理是利用压电材料的压电效应和反压电效应，将机械应力或压力转换为电能或者将电能转换为机械能。
压电驱动器的工作原理可以分为两种模式：电压驱动模式和机械应力驱动模式。
在电压驱动模式中，施加外加电场使压电材料发生电荷分布变化，从而引起材料的畸变。
当压电材料受到施加的电场时，它会发生形变，并且产生电荷。
由于压电材料的电荷分布随着形变的变化而变化，所以当外加电场变化时，材料的形变也会随之变化。
因此，通过变化的电压来控制外加电场，可以实现压电材料的形变和电荷输出。
这种模式的优点是灵活性高、控制精度高，适用于需要高精度控制的装置。
总之，压电驱动器是一种非常重要的用于转换机械能和电能的装置，无论是在科学研究还是工业应用中均有重要的作用。
通过对压电驱动器的原理和工作模式的深入理解，可以为其应用和发展提供有力的支持。
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4
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二、压电陶瓷基础
1. 压电陶瓷概述
压电陶瓷是一种具有压电效应的多晶体，由于它的生产 工艺与陶瓷的生产工艺相似（原料粉碎、成型、高温烧结） 因而得名。
压电陶瓷片的极化
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6
➢ 1940年以前，人们只知道两类铁电体：一类是罗息盐和酒石 酸盐；一类是磷酸二氢钾盐和它的同品型物。缺点：易溶解、 低温压电性。
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20
四、压电驱动器及其应用
➢ 压电驱动器是利用压电体逆效应形成机械驱动或控制能 力的一类装置，压电驱动与控制技术研究是超声学与压电学 在机械领域的延伸与发展。
➢ 自20世纪80年代初日本学者首先开发成功超声波电动机 以来，压电驱动与控制技术获得了迅猛发展，现己形成了专 门的研究领域，成为近年国内外热门的研究领域之一。
压电驱动技术及压电驱动器 的应用研究
专业：机械制造及自动化
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1
目录
一、压电驱动技术研究价值 二、压电陶瓷基础 三、压电驱动实现方式 四、压电驱动器及其应用 五、压电驱动器的发展展望 六、参考文献
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2
一、压电驱动技术研究价值
精密雕刻
-
细胞测试
3
医疗机器人
由此可知，压电驱动技术已经运用在MEMS、生物工程 以及医疗科学等领域。此外，压电驱动技术还运用于流体驱 动和噪声污染控制等领域。
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21
超声波电机
-
压电触觉驱动器
油压 器电
晶 体 驱 动 喷
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1.压电驱动器概述
压电驱动器是将变形(或振动)直接作用于从动件 实现机械驱动或机械控制，而非传统驱动器那样需要 先形成旋转再经转换形成为目标动力或运动，因而一
般具有结构简单、可控性好、适应性强、控制精度 高和响应速度快性冲击式精密驱动器由压电叠堆或单/双压电片致动， 结构简单，可高频工作(1KHz以上)，适于高分辨率、大行程、 力小的场合。
瑞士：基于stick-slip原理的单自由度旋转驱动器
性能：步距:0.14 mrad；角度分辨率:<0.1 mrad；频 率:2kHz；空载最大速度:1rpm；最大扭矩:0.37mNm；驱动电 压Vpp:270V。
➢ 接着产生了三元系压电陶瓷PCM，以及由此基础发展出多元 系压电陶瓷。新材料的出现促进了新应用的发展，压电驱动 技术有着光辉的前景。
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7
2. 压电效应
压电性质是一种机械能与电能交互作用的现象，此性质 是由法国居里兄弟于公元1880年研究晶体的对称性时发现的。 它是一种施加应力能产生电荷，施加电场而能产生尺寸上变 形的效应，称为压电效应。
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16
图为哈工大孙立宁等研制的用于光学镜面微调整的旋转 驱动器原理图，E为活动镜面，F为固定转动轴，A、C为电 磁式箝位机构，与E通过柔铰相连，B为压电体，驱动器可实 现绕定轴顺、逆时针旋转。性能指标：行程5°；步进角 0.01°；分辨率0.02″；最大步速5步/秒。
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17
3.惯性冲击式驱动
惯性冲击式压电驱动机构是以压电元件为驱动源，利用 电-机能量转换来形成惯性冲击力，从而产生运动的机构。
第一类压电方程：
式中：
D dT TE
S
s
ET
d
E
t
SE—电场E=0（或常数）时的弹性柔顺系数矩阵
εT—T=0（或常数）时的介电常数矩阵
d—压电应变系数矩阵
dt—d转置矩阵
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三、压电驱动实现方式
1.直动驱动 此种驱动方式是直接由压电元件驱动，然后再用平行
四边形柔性铰链机构进行位移的放大或缩小。
哈工大博实精密工作台
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X-Y微驱动工作台原理图
13
平移机构
日本日立精机技术研究所开 发的六自由度微驱动器
转动机构
性能指标：移动分辨率小于1μm；转动分辨率小于0.5μrad。
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14
2.步进式驱动
步进式的工作原理是根据自然界某些爬虫类动物爬行的 方法而提出的，故称为尺蠖步进式直线驱动机构，这种运动 方式又称为蠕动式（inchworm type）。
单柔性四连杆
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双柔性四连杆
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柔性铰链特点：
结构紧凑、无间隙、无摩擦、具有较高的位移分辨率， 在使用压电器件驱动的情况下，可以方便地实现0.01μm的定 位精度。
转动副
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移动副
球面副
12
应用领域：
直动式驱动器的特点是结构紧凑、连续进给、力大，但 行程范围小，对驱动电路有消除或减小迟滞、蠕变、非线性 的要求。一般应用于精密驱动工作台和MEMS中。
压电材料上极化后产生的电荷
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8
正压电效应
在压电效应中由机械能转变为电能的现象就是正压电效 应。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。
正压电效应
逆压电效应
逆压电效应
将电能转化为机械能的现象称为逆压电效应，或称为电 致伸缩现象。压电式驱动器大多是利用磁效应制成的。
-
9
3. 压电方程
压电材料的本构方程反映了弹性变量(应力T、应变S)和 电学变量(电场E、电位移D)之间的关系。换言之，压电方程 同时考虑了压电元件的力学特性和电学特性以及它们相互的 耦合影响。
➢ 1942-1945年间发现BaTiO3具有异常高的介电常数，不久又 发现它具有压电性，钛酸钡压电陶瓷的发现时压电材料的一 个飞跃。
➢ 1947年美国用BaTiO3陶瓷制造了留声机用拾音器，日本比美 国晚用了两年。BaTiO3陶瓷缺点：温度和频率的稳定性欠佳。
➢ 随着研究深入，随后又发现ABO3型铁电体和反铁电体，至 此，研究进入了二元系压电陶瓷时代。其典型代表是 PZT(PbTiO3-PbZrO3)。
理蠕 图动
式 驱 动 原
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15
应用领域：
步进微动机制有效地缓解了大行程和高分辨率的矛盾， 能够在保持高分辨率的情况下增大微驱动器的行程，因而在 纳米级微操作技术中有广泛的应用前景，适于力较大、高分 辨率、大行程的场合。
美国Connecticut大 学研制的单自由度步进 式直线马达，其特点是 采用整体柔铰形式，使 得驱动器的刚度和输出 推力增大，刚度90N/m, 输出推力200N，定位精 度5nm，进给速度 100μm/s。
结构模型如下所示，由三部分组成：主体A、惯性块B 和压电元件C。压电元件是动力部件，能够产生较大位移和 较强的驱动力。主体用来支撑机构并与支撑面发生作用，通 过调整它与支撑面的摩擦力大小可以改变机构的运动步长和 承载能力。惯性块用来产生惯性冲击力，它的质量大小直接 影响惯性冲击力的大小。
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惯性冲击式驱动原理图