[发明专利]压电驱动器的标定装置

说明书

技术领域

本发明属于压电陶瓷驱动器性能测试和标定技术领域，特别涉及压电驱动器的在线标定检测装置。

背景技术

压电驱动器的长度会随着施加电压的变化而伸长或者缩短，其变形量可以是微米级的或者纳米级的；目前，压电驱动器已经被广泛应用于光学系统、精密仪器、微机械电子技术等测量和控制领域，所以对于压电驱动器特性的测量显得尤为重要，这不仅可以研究材料的压电机理，而且可以提高其驱动的精度，从而提高测量和控制的精确性。

现有标定压电驱动器性能的方法主要有光学干涉法、激光多普勒测速仪等；光学干涉法的精度可以达到很高深度方向的分辨率（10-12m），但是由于相位的不确定性，它的检测范围仅限于光源的1/4波长；虽然可以通过相位调制技术可以把它的检测范围进行扩展，但是这会增加计算的复杂程度并减少测试的精度；另外，激光多普勒测速仪可以直接测试待测对象的运动速度，待测对象的位移是通过对运动速度积分而得，从而积分误差会减少检测的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压电驱动器的标定装置，该装置通过改变施加在压电驱动器上的电压从而直接测量其位移的方法，可以实现纳米级和微米级的高精度检测。

本发明的技术方案在于：一种压电驱动器的标定装置，其特征在于：包括光源，所述光源的出射光沿光路的方向上依次设有光纤Ⅰ、凸透镜A及分光镜，所述分光镜一侧出射端设有参考镜，所述分光镜另一侧出射端设有待测压电驱动器，所述待测压电驱动器与一幅值可调的直流电源相连接，所述分光镜的出射端设有凸透镜B，所述凸透镜B经光纤Ⅱ连接至宽带光谱仪，所述宽带光谱仪与带有数据采集和处理的电脑相连。

所述光纤Ⅰ靠近凸透镜A的一端设有固定光纤Ⅰ的接头。

所述光纤Ⅱ靠近凸透镜B的一端设有固定光纤Ⅱ的接头。

所述光源为可见光源或近红外线光源，所述分光镜对应为可见光分光镜或近红外线分光镜。

所述宽带光谱仪通过数据线与带有数据采集和处理的电脑相连。

所述待测压电驱动器通过机械部件固定，所述机械部件为具有两夹片的座体，所述两夹片间的间距可调。

本发明的优点在于：本发明可以在线标定压电驱动器的特性，能够实现从纳米级到微米级位移的精确检测，从而获得压电驱动器的滞回性、非线性等特性。

附图说明

图1为本发明的光路结构示意图。

图2为本发明所测得的压电驱动器的特性曲线。

具体实施方式

一种压电驱动器的标定装置，其特征在于：包括光源（1），所述光源的出射光沿光路的方向上依次设有光纤Ⅰ（2）、凸透镜A（3）、及分光镜（4），所述分光镜一侧出射端设有参考镜（5），所述分光镜另一侧出射端设有待测压电驱动器（6），所述待测压电驱动器与一幅值可调的直流电源（7）相连接，所述分光镜的出射端设有凸透镜B（8），所述凸透镜B经光纤Ⅱ（9）连接至宽带光谱仪（10），所述宽带光谱仪与带有数据采集和处理的电脑（11）相连。

所述光纤Ⅰ靠近凸透镜A的一端设有固定光纤Ⅰ的接头（12），所述光纤Ⅱ靠近凸透镜B的一端设有固定光纤Ⅱ的接头（13）。

该装置中固定光纤Ⅰ的接头与凸透镜A、分光镜及参考镜呈一直线排列，待测压电驱动器与分光镜、凸透镜B及固定光纤Ⅱ的接头呈另一直线排列，且两条直线相互垂直分布。

所述光源为可见光源或近红外线光源，所述分光镜对应为可见光分光镜或近红外线分光镜。

所述宽带光谱仪通过数据线（14）与带有数据采集和处理的电脑相连。

所述待测压电驱动器通过机械部件（15）固定，所述机械部件为具有两夹片的座体，所述两夹片间的间距可调。

本发明的工作原理和工作过程如下：测量前，将压电驱动器固定在机械部件上，由于压电驱动器大小不同，通过调整机械部件上两夹片之间的间距使之适应压电驱动器的尺寸，并加紧，调整机械部件的位置，使压电驱动器位于光路上；光源发出的近红外或者可见光经过光纤Ⅰ、凸透镜A、小孔到达分光镜并由分光镜分成两路光，一路光照到参考镜，另外一光路照到待测压电驱动器上；通过正向和反向调节幅值可调的直流电源的输出控制施加在待测压电驱动器上的电压，以此改变压电驱动器的位移变化；由分光镜分出的两束光分别在参考镜表面发生反射，在待测压电驱动器表面发射散射，发射光和散射光于分光镜的输出端发生干涉，并经光纤Ⅱ输送到宽带光谱仪的输入端，经光谱仪分析后输出，并经由数据线将输出信号传送至带有数据采集和处理系统的电脑进行分析处理，并输出其特性曲线，如图2所示。