【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多层压电陶瓷致动器，具体涉及一种微米级pzt基多层压电陶瓷致动器及其测试系统。
技术介绍
1、pzt是一种具有优异性能的铁电材料，在介电、铁电、压电以及热释电等方面表现出良好的效应，广泛应用于非挥发性动态随机存储器的制造，并在电子材料领域中的地位日益突出。随着社会经济发展水平的提高，微机电系统(mems)获得了更多的发展空间，pzt铁电薄膜凭借其较高的压电常数等优势，在微型传感器和驱动器中得到广泛应用，成为微机电系统中重要的传感和驱动材料。
2、压电陶瓷致动器是一种基于逆压电效应的新型固态执行器件，广泛应用于精密光学、微型机械、微电子技术和计算机应用等高新
这些领域对压电致动器的要求趋向于低驱动电压、小体积、大位移量和大输出推力。近年来，随着压电陶瓷制备工艺的日益成熟，流延法、切片法和累积法等多层压电陶瓷制备方法逐渐适应了大规模生产高性能的pzt基多层压电陶瓷，促使了小体积、低电压、大位移和大推力的压电陶瓷致动器的诞生。
3、微米级pzt基多层压电陶瓷致动器作为一种精密控制装置，具有响应速度快、功率密度高、位移分辨率高和抗电磁干扰等特性。与传统的电磁电机相比，压电致动器扩展了电机的应用范围，并降低了对使用环境的要求，从而推动了半导体加工技术、医疗器械、精密定位技术等依赖促动技术的领域的发展。目前多层压电陶瓷致动器类型很多，但是微米级控制精度的致动器比较少，为了能够满足不同领域微米级甚至亚微米级的精度控制，需要设计一种能够满足高精度的致动器。为了实现微米级pzt基多层压电陶瓷致动器实现
技术实现思路
1、本专利技术专利目的是为解决上述问题，提出一种微米级pzt基多层压电陶瓷致动器及其测试系统，主要针对微米级pzt基多层压电陶瓷致动器对滑块微米级的位移进行测量，并验证理论模型和仿真结果的准确性，帮助研究人员和工程师验证和调整设计假设，确保设计的可行性和实用性；此外本专利专利技术的测试平台对于设计开发微米级压电致动器中具有重要的应用价值，通过测试平台获得的数据和分析结果，能够有效地支持致动器性能的评估、优化和验证，以及为致动器的性能优化和改进提供关键参考，为后期产品的研发和应用提供关键的技术支持和有益效果。
2、为达到上述目的所采取的技术方案是：
3、一种微米级pzt基多层压电陶瓷致动器，包括多层压电陶瓷和传力基体，所述传力基体包括l形对称设置的左悬臂和右悬臂，所述左悬臂和右悬臂相背端面交汇处形成接触部，所述左悬臂和右悬臂相背端面靠近接触部区域向内对称开设有弧形槽；所述左悬臂和右悬臂相对端面交汇处向内开设有凹槽，所述左悬臂和右悬臂相对端面远离交汇处均安装有多层压电陶瓷，所述多层压电陶瓷分别安装在左悬臂的自由端部和右悬臂的自由端部，所述左悬臂的多层压电陶瓷和右悬臂的多层压电陶瓷相对设置且互不干涉。
4、进一步，所述左悬臂和右悬臂相对端面形成的夹角为80度至95度。
5、进一步，所述接触部截面形状为半圆形，且左悬臂的弧形槽、右悬臂的弧形槽均与接触部的半圆外切。
6、进一步，所述多层压电陶瓷与左悬臂的安装面、右悬臂的安装面均保持垂直。
7、进一步，所述传力基体的左悬臂和右悬臂长度为15mm，且左悬臂截面的自由端部和右悬臂的自由端部截面尺寸均为5mm×5mm，所述接触部的半径为1.5mm至2.5mm，所述弧形槽13的半径为1.02mm至3.48mm。
8、一种用于微米级pzt基多层压电陶瓷致动器的测试系统，其特征在于，包括输入端、夹持端和测试端，所述输入端包括用于电信号输入的驱动部件和波形调控部件，所述测试端包括激光测试仪和接触式测力计，所述输入端和测试端均连通至pc端；
9、所述夹持端包括固定夹持座，所述固定夹持座中部向前伸出设有导引部，所述导引部上安装有滑块，所述滑块上端面滑动接触安装有多个轴承，所述滑块下端面接触安装有微米级pzt基多层压电陶瓷致动器，所述固定夹持座上部向前伸出设有安装轴承的回转部，所述固定夹持座下部向前伸出设有约束座，所述微米级pzt基多层压电陶瓷致动器的下悬臂定位安装在约束座上；安装完毕后，调整滑块给pzt基剪切型多层压电陶瓷施加预紧力；
10、所述微米级pzt基多层压电陶瓷致动器外接驱动部件，所述滑块运动方向上配合安装有激光测距仪和接触式测力计。
11、进一步，所述夹持端还外接有触点式力测试仪，所述触点式力测试仪测量微米级pzt基多层压电陶瓷致动器施加在滑块上的作用力。
12、进一步，所述约束座截面形状为梯形，所述多层压电陶瓷一端与传力基体上左悬臂和右悬臂的相对端面配合安装，所述多层压电陶瓷另一端与约束座的梯形斜面安装。
13、进一步，所述驱动部件为外接电源，且施加正弦形或锯齿形电压信号。
14、进一步，所述导引部为沿着滑块运动方向设置的多个限位块，所述限位块上端面开设有限位槽，多个限位槽组成滑块的滑行通道，所述滑行通道宽度等于滑块宽度，限制滑块前后移动
15、本专利技术专利所具有的有益效果为：
16、本专利为一种微米级pzt基多层压电陶瓷致动器，通过并联设置的两个多层压电陶瓷配合传力基体去致动移动部件微米级位移，实现微纳米级的高精度定位，能有效应用在多个领域高精尖行业，能实现精准控制能力、稳定性高和操作灵活的特点。本专利设计的致动器应用到仪器测试平台中，可以实现微米级的实验平台对位；应用到光学设备中可实现不同型号物镜的调节；应用到航空航天领域中，可以致动一些航空航天设备，如舵机用于精确控制飞行器的舵面位置，如飞机的副翼、方向舵和升降舵，因此，具有广阔的应用前景。
17、本专利技术设计的一种用于微米级pzt基多层压电陶瓷致动器的测试系统，主要测量微米级pzt基多层压电陶瓷致动器对滑块微米级的位移，通过三个模块的设置，能够精准测量微米级pzt基多层压电陶瓷致动器作用下的微米级位移，通过测试平台获得的这些数据和分析结果，不仅能验证理论模型和仿真结果的准确性，帮助研究人员和工程师验证和调整设计假设，确保设计的可行性和实用性；而且能够有效地支持致动器性能的评估、优化和验证，以及为致动器的性能优化和改进提供关键参考，为后期产品的研发和应用提供关键的技术支持和有益效果。
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1.一种微米级PZT基多层压电陶瓷致动器，其特征在于，包括多层压电陶瓷和传力基体，所述传力基体包括L形对称设置的左悬臂和右悬臂，所述左悬臂和右悬臂相背端面交汇处形成接触部，所述左悬臂和右悬臂相背端面靠近接触部区域向内对称开设有弧形槽；所述左悬臂和右悬臂相对端面交汇处向内开设有凹槽，所述左悬臂和右悬臂相对端面远离交汇处均安装有多层压电陶瓷，所述多层压电陶瓷分别安装在左悬臂的自由端部和右悬臂的自由端部，所述左悬臂的多层压电陶瓷和右悬臂的多层压电陶瓷相对设置且互不干涉。
2.根据权利要求1所述的一种微米级PZT基多层压电陶瓷致动器，其特征在于，所述左悬臂和右悬臂相对端面形成的夹角为80度至95度。
3.根据权利要求2所述的一种微米级PZT基多层压电陶瓷致动器，其特征在于，所述接触部截面形状为半圆形，且左悬臂的弧形槽、右悬臂的弧形槽均与接触部的半圆外切。
4.根据权利要求3所述的一种微米级PZT基多层压电陶瓷致动器，其特征在于，所述多层压电陶瓷与左悬臂的安装面、右悬臂的安装面均保持垂直。
5.根据权利要求4所述的一种微米级PZT基多层压电陶
6.一种用于权利要求1至5所述的微米级PZT基多层压电陶瓷致动器的测试系统，其特征在于，包括输入端、夹持端和测试端，所述输入端包括用于电信号输入的驱动部件和波形调控部件，所述测试端包括激光测试仪和接触式测力计，所述输入端和测试端均连通至PC端；
7.根据权利要求6所述的一种用于微米级PZT基多层压电陶瓷致动器的测试系统，其特征在于，所述夹持端还外接有触点式力测试仪，所述触点式力测试仪测量微米级PZT基多层压电陶瓷致动器施加在滑块上的作用力。
8.根据权利要求7所述的一种用于微米级PZT基多层压电陶瓷致动器的测试系统，其特征在于，所述约束座截面形状为梯形，所述多层压电陶瓷一端与传力基体上左悬臂和右悬臂的相对端面配合安装，所述多层压电陶瓷另一端与约束座的梯形斜面安装。
9.根据权利要求8所述的一种用于微米级PZT基多层压电陶瓷致动器的测试系统，其特征在于，所述驱动部件为外接电源，且施加正弦形或锯齿形电压信号。
10.根据权利要求9所述的一种用于微米级PZT基多层压电陶瓷致动器的测试系统，其特征在于，所述导引部为沿着滑块运动方向设置的多个限位块，所述限位块上端面开设有限位槽，多个限位槽组成滑块的滑行通道，所述滑行通道宽度等于滑块宽度，限制滑块前后移动。
...【技术特征摘要】
1.一种微米级pzt基多层压电陶瓷致动器，其特征在于，包括多层压电陶瓷和传力基体，所述传力基体包括l形对称设置的左悬臂和右悬臂，所述左悬臂和右悬臂相背端面交汇处形成接触部，所述左悬臂和右悬臂相背端面靠近接触部区域向内对称开设有弧形槽；所述左悬臂和右悬臂相对端面交汇处向内开设有凹槽，所述左悬臂和右悬臂相对端面远离交汇处均安装有多层压电陶瓷，所述多层压电陶瓷分别安装在左悬臂的自由端部和右悬臂的自由端部，所述左悬臂的多层压电陶瓷和右悬臂的多层压电陶瓷相对设置且互不干涉。
2.根据权利要求1所述的一种微米级pzt基多层压电陶瓷致动器，其特征在于，所述左悬臂和右悬臂相对端面形成的夹角为80度至95度。
3.根据权利要求2所述的一种微米级pzt基多层压电陶瓷致动器，其特征在于，所述接触部截面形状为半圆形，且左悬臂的弧形槽、右悬臂的弧形槽均与接触部的半圆外切。
4.根据权利要求3所述的一种微米级pzt基多层压电陶瓷致动器，其特征在于，所述多层压电陶瓷与左悬臂的安装面、右悬臂的安装面均保持垂直。
5.根据权利要求4所述的一种微米级pzt基多层压电陶瓷致动器，其特征在于，所述传力基体的左悬臂和右悬臂长度为15mm，且左悬臂截面的自由端部和右悬臂的自由端部截面尺寸均为5mm×5mm，所述接触部的半径为1.5mm至2.5mm，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦国帅，王振宇，王蕾，马骥，王择栋，李占军，戴兵，
申请(专利权)人：河南感联智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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