压电偏摆台的设计与性能测试

在激光通信、光束稳定、目标跟踪、激光扫描等领域，通常需要其中的光机电系统具有响应速度快、分辨率高等特点，而压电偏摆台作为光机电系统中一类重要部件，其具备的响应速度快、定位分辨率高、出力大、无机械摩擦、抗干扰等特点，在高精度定位系统中得到广泛的应用。

压电偏摆台的输出运动一方面是利用其内部使用的高性能压电陶瓷，另一方面是利用柔性铰链机构的机械运动形变。芯明天压电陶瓷具有优异性能及超长使用寿命，多种尺寸及位移集成到高精度定位系统中可满足不同应用的需求。柔性铰链机构结构紧凑且无摩擦，最适合与压电陶瓷组成分辨率高，频响高的超高精度压电偏摆系统。

以芯明天P51系列压电偏摆/升降台为例，来进行结构分析及性能测试：

P51系列压电偏摆/升降台

芯明天P51系列是带有中心通孔的θxθy偏摆及Z向升降的压电偏摆台，偏摆行程达±1.1mrad，直线运动行程可达100μm。是专门为对准、纳米聚焦、计量等应用设计的，台体非常薄，厚度仅为20mm，非常易于集成到高精度显微镜中。可选择内置高精度传感器进行全闭环位置反馈，确保其具有极佳的运动控制精度，直线运动分辨率可达到亚纳米级、偏转分辨率达亚微弧度、定位稳定时间为毫秒量级。

仿真分析

通过有限元FEA 优化的铰链用于导向机构偏转台。有限元分析技术用于设计运动方向上最高的刚度，并减少角度偏差。铰链频率负载曲线部分允许极高精度的运动，因为铰链机构无间隙、无摩擦。

频率负载曲线

闭环曲线

P51带载250g负载偏转角度与输入控制曲线。

带载阶跃时间

P51压电偏摆台配套芯明天E01.D3压电控制器，加载240g负载达满行程的阶跃时间约50ms，加载500g负载达满行程的阶跃时间约100ms。

带载240g阶跃时间

带载500g阶跃时间

推荐控制器

振动测试

芯明天压电偏摆台以5~5.5Hz频率、15m/s²振动加速度进行振动实验。