发布日期：2025/8/5

实验名称：基于压电叠堆的大力矩微位移平台研究

研究方向：微位移平台的性能测试

实验内容：

为了掌握微位移平台的工作特性，必须通过实验去进一步分析和验证其工作特性，运用了高速高精度的激光测试方式，对平台进行静态测试。

实验设备：信号发生器、示波器、功率放大器、激光测试仪

实验过程：

为了对微位移平台进行测试，首先需要通过波形发生器和功率放大器为微位移放大机构中的压电叠堆施加正向电压，使其输出相应的位移量，其次通过连接有电脑的激光测试仪对微位移平台的位移进行实测。

测试系统组成为：

信号发生器是Tektronix的AFG320，示波器是Tektronix的TDS1012，功率放大器是Aigtek的高压功率放大器ATA-4052，激光测试仪是Keyence的高速高精度激光位移传感器（传感头LK-H020，控制器是LK-G5001V，电源是MS2-H50）。

微位移平台测试系统如图：

静态位移特性测试：

静态位移输出测试是用来测定平台输出位移随电压变化的静态变化性能。测试中，在固定铰链固定的情况下，对其中一个压电叠堆施加电压，然后用激光测试仪测试相对应的平台位移量，驱动电压范围是0-200V，每隔40V做一次测量，每次测量时驱动电压加载时间为30s，得到平台随驱动电压变化的电压位移关系。

为了掌握平台随电压变化时的迟滞特性，做如下测量：设置驱动电压范围是0-100V，首先从0V逐步生压到100V，然后再逐步减小电压至零。每隔5V记录一个位移量，重复测试并进行数据汇总处理后，得出平台的电压-位移变化曲线。

稳定性测试：

稳定性测试就是用来测试微位移平台的蠕变特性的，测试时，取7种电压值，当施加某一电压后，每隔30s记录平台对应的位移量。

反复精度测试：

由于微位移平台的移动嗯号定位是由加载或撤除电压的压电叠堆形变产生，所以压电叠堆的特性也就影响了平台的运转特性。通过微位移平台在不同输入电压下，反复多次不清零的情况下平台的位移情况进行测试，分别取50V和100V对平台在加载和撤除电压的情况下，其位移变化曲线如下：

关于ATA-4052功率放大器介绍：

ATA-4052是一款理想的可放大交、直流信号的单通道高压功率放大器。最大输出310Vp-p(±155Vp)电压，437Wp功率，可以驱动高压功率型负载。电压增益数控可调，一键保存常用设置，为您提供了方便简洁的操作选择，可与主流的信号发生器配套使用，实现信号的完美放大。

ATA-4052输入为BNC接口，输入电阻50Ω、5kΩ两档可选，输出为香蕉插座，最大输出电压310Vp-p（±155Vp），输出电流2Arms。操作面板液晶显示，设备状态及参数动态显示，交互界面一目了然，简洁易懂。电压增益数控0~100倍可调，具体分为粗调（1step）和细调（0.1 step）两种。结合液晶面板增益的显示，能够快速调整至需要的电压值。