作者单位
摘要
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室,杭州浙江310027
提出了一种基于小压电陶瓷条的三角放大型微纳米驱动机构。该机构由两个1.6 mm×1.6 mm×5.0 mm的小压电陶瓷条、三角对称型伸缩臂、大顶角柔性铰链(扫描端)及基座组成,由小压电陶瓷条驱动伸缩臂运动,基于大顶角三角形的放大原理,获得高放大倍率的扫描端输出位移。理论分析与有限元仿真表明,当三角对称型伸缩臂与底边的夹角为6°时,扫描端的位移量与小压电陶瓷条的伸缩量之比可达9倍左右;当驱动电压为80 V时,相比于小压电陶瓷条的伸缩量3.2 μm,扫描端的位移量理论值可达29.5 μm。显微运动测量实验表明,在相同驱动电压下,扫描端的实际位移量达到26.6 μm,实际位移放大倍数达到8.3倍。将该机构作为原子力显微镜的慢轴扫描器,成功实现了基于小压电陶瓷条的宽范围原子力显微镜扫描成像(4 μm×26 μm),具有良好的分辨率、对比度和线性度。该机构具有原理新颖、结构简洁、成本低廉、性能优越等特点,可望在光学、精密机械及微纳米技术领域获得广泛的应用。
微纳米驱动机构 三角放大型 小压电陶瓷条 输出位移 原子力显微镜 microactuator triangular amplification mini-piezo-element output displacement atomic force microscope 
光学 精密工程
2022, 30(17): 2094
作者单位
摘要
军械工程学院 车辆与电气工程系, 石家庄 050003
为了提高超磁致伸缩换能器的作动行程, 以获得足够大的发音强度, 并使之满足发音装置体积小、装配零件少的要求, 结合超磁致伸缩材料(GMM)的优良特性, 提出一种基于三角放大原理的弓张式GMM换能器。该换能器以GMM棒作为驱动元件, 通过固定弓张结构的一端, 将双向输出转变为单向输出, 同时利用柔性铰链结构, 进一步增大换能器的位移输出。通过分析换能器的工作原理, 计算得到其理论放大倍数为2.73, 与所建立的有限元仿真模型计算得到的放大倍数2.8相近。制作了试验样机并搭建了相应的试验系统, 得到在1 kHz范围内换能器最大输出位移为15.5 μm, 与仿真结果14.058 μm相近。提出的弓张结构实现了换能器的位移放大, 相应的分析方法也较好地反映了换能器的输出特性。
超磁致伸缩 弓张结构 位移输出比 仿真 试验 giant magnetostrictive material transducer bow type structure output displacement magnification simulation test 
强激光与粒子束
2016, 28(6): 064129
作者单位
摘要
上海大学 机械自动化工程系,上海 200072
为了计算斜梁型电热微致动器的输出位移,基于电-热分析和热平衡原理建立了电热微致动器的电热耦合稳态传热方程。对热-结构进行了分析,运用力法原理建立了微致动器的位移计算模型。然后,用有限元法和实际测试对比验证了温度分布和输出位移的理论值,得到了一致性很好的结果。最后,分析了微致动器输出位移的保持性和重复性,以及结构参数和工艺对微致动器输出位移的影响。分析表明:斜梁的长宽比和倾角是影响微致动器输出位移的主要参数,工艺对输出位移有影响。实验结果表明:9 V和18 V电压下,微致动器的最大位移分别为0.85 μm和2.3 μm,与理论计算结果相对误差为2.2%和12.8%,实测值与理论值误差较小,表明本文推导的斜梁型电热微致动器的输出位移计算公式合理,能够为该类微致动器的设计和计算提供理论依据。
电热微致动器 电-热-结构模型 输出位移 微机电系统 electrothermal microactuator electro-thermo-mechanical model output displacement Micro-electro-mechanic System(MEMS) 
光学 精密工程
2013, 21(12): 3080

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