基于差动电容传感器的微动定位系统设计

详细信息    查看全文 | 推荐本文 |

英文篇名：Design of Micro-Drive Positioning System Based on Differential Capacitance Sensor 作者：范贤光 ; 阙靖 ; 王昕 ; 许英杰 ; 吴腾达 ; 陈军 英文作者：FAN Xian-guang;QUE Jing;WANG Xin;XU Ying-jie;WU Teng-da;CHEN Jun;School of Aerospace Engineering, Xiamen University; 关键词：差动电容传感器 ; 压电陶瓷 ; 纳米定位 英文关键词：differential capacitance sensor;;piezoelectric ceramics;;nanometer positioning 中文刊名：IKJS 英文刊名：Measurement & Control Technology 机构：厦门大学航空航天学院; 出版日期：2017-12-18 出版单位：测控技术 年：2017 期：v.36;No.310 基金：福建省高端装备制造协同创新中心资金资助项目;; 国家自然科学基金项目(21503171);; 中央高校基本科研业务费项目(20720150091,20720150094) 语种：中文; 页：IKJS201712024 页数：4 CN：12 ISSN：11-1764/TB 分类号：111-114

摘要

设计并加工了一种结构简单、小巧的微动定位系统,该系统精度较高、扫描范围大且成本低廉。采用簧片结构设计系统的机械结构,使用压电陶瓷作为执行器件,使用差动电容传感器作为位移反馈,实现闭环控制,从而有效克服了压电陶瓷执行器件的迟滞和蠕变效应。介绍了微动定位系统的机械组成和差动电容传感器信号检测电路的工作原理,并对系统进行了测试和标定实验。实验结果显示:该平台能够实现15μm的扫描,精度约为15 nm,且动态性能良好。
        A simple and compact micro-drive positioning system is designed and manufactured, and the system is of high precision, wide scanning scope and low cost. The mechanical structure of the system is designed with spring structure, and driven by piezoelectric ceramics, and the differential capacitance sensor is taken as displacemen feedback to achieve closed loop control, which effectively compensates the hysteresis and creep of piezoelectric ceramic actuator. The structure of the system and the working principle of the detection circuit are introduced, and the test and calibration for the system are carried out. The experiment results indicate that the micro-drive positioning system can achieve a scanning scope of 15 μm with a resolution of about 15 μm, and the dynamic performance is fine.

引文

[1]何京微,许素安,谢敏,等.基于LabVIEW的激光双频外差干涉纳米位移测量系统[J].测控技术,2014,33(5).
    [2]朱军辉.全压电驱动的二维大行程纳米定位平台研究[D].苏州:苏州大学,2015.
    [3]李朋志,葛川,苏志德,等.基于动态模糊系统模型的压电陶瓷驱动器控制[J].光学精密工程,2013,21(2):394-399.
    [4]陶继增,石伟,李金颖,等.压电陶瓷在布氏硬度标准机力加载系统中的应用[J].测控技术,2011,30(11):72-73.
    [5]海静.基于位移测量的差动电容传感器研究[D].上海:东华大学,2014.
    [6]孙玲,鲍丙豪,龚勇镇,等.差动电容小位移传感器检测电路设计[J].传感器与微系统,2009,28(3):95-97.
    [7]葛川,张德福,李朋志,等.电容式位移传感器的线性度标定与不确定度评定[J].光学精密工程,2015,23(9):2546-2552.
    [8]郭斌,陈士清.单电容式及差分电容式MEMS传感器检测系统[J].电子产品世界,2008(3):142-144.
    [9]刘洪旺.高性能因瓦合金的研究[D].天津:河北工业大学,2015.