基于硅基微位移检测的精密知识讲稿.ppt

硅梁数学建模计算 由 可求得 查得硅的断裂强度为 有 （ ） 从而有 硅梁数学建模计算 可得 从而取 取L=1000um,则H=100um 但是经过ANSYS仿真分析发现最大应力为 ，硅梁已经折断，故需要调整尺寸。取L=1000um,则H=50um ，通过仿真分析优化最后确定L=2000um, H=220um 研究方案一 台体的应力分布仿真分析 台体的位移形变仿真分析 台体的模态分析 工作台***** INDEX OF DATA SETS ON RESULTS FILE ***** SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 2429.2 1 1 1 2 3487.6 1 2 2 3 5965.1 1 3 3 研究方案二（台体装配示意图） 台体零件图 台体装配图 研究方案二（传感器外形示意图） 基于硅基微位移检测的精密定位工作台 学生姓名：赵鑫 指导教师：王武义、荣伟彬 陈立国 课题来源及研究的目的和意义 课题来源：国家863计划项目“面向亚毫米尺度微小器件作业的微操作机器人关键技术研究”的一部分。 研究的目的及意义：目前常见的微进给机构一般是利用弹性变形、直线电机、机械传动、电磁力和压电陶瓷等实现微进给。压电陶瓷以其响应快、易于微型化、重复性好、分辨率高、刚度好、无磁场干扰等优点在微进给中得到了广泛的应用。但是由于压电陶瓷具有迟滞、蠕变、温度影响等非线性误差，需要对其进行闭环控制。目前对压电陶瓷控制方法主要分为两大类：一是电压控制，其中包括前馈电压控制（采用各 课题来源及研究的目的和意义 课题来源及研究的目的和意义 种压电模型）和反馈电压控制（采用各种传感器）；二是电荷控制，其中也包括了前馈电荷控制（充电电荷控制）和反馈电荷控制（充电电荷被测量和控制）。随着反馈元件的发展和压电陶瓷模型的不断完善，电压控制方法尤其是反馈电压控制方法在现在占有主导作用。现在广泛应用的电感式、电阻应变片式和电容式传感器由于传感器自身结构尺寸或者后续处理电路复杂等原因，都不能进一步实现系统的模块化和小型化。因此采用集成度更高、结构尺寸更小的压阻硅基传感器。 国外研究的现状 以压电陶瓷为致动器的纳米级定位平台的研究在国外已有30多年的历史了，最早是美国国家标准局应用于航天技术中。现在以德国和日本的研究最具有代表性。例如：德国的PI公司、PZ公司以及PJ公司的研究早已实现产业化，定型的产品种类繁多，并且已具有应用于专用领域的平台。目前发展的方向有两个：实现更大的位移和更高的定位精度。在传感器方面主要是电感式、电阻应变片式和电容式几种。 国外研究的现状 国外研究的现状 国内研究的现状 随着纳米技术在国内的快速发展，我国对压电陶瓷致动微位移机构的研究也极为重视，并取得了一定的成果。近年来，清华大学、哈尔滨工业大学、天津大学、长春光机所、广东工业大学、合肥工业大学等都对压电陶瓷驱动微位移机构原理及性能改善进行了卓有成效的研究。目前实现产品化的只有哈尔滨工业大学博实精密测控公司和中国电子科技集团公司第26所。在传感器的使用上也主要是电感式、电阻应变片式和电容式几种。 国内外研究现状分析 1、电感式传感器是接触式的传感器，其测头必须与被测物体接触，而且不能超出测量范围。对微小位移测量来说，其安装调试比较麻烦，而且如果测头的轴线在测量过程中发生偏摆还会引入误差。电感式传感器的测量精度和分辨率是这三种传感器中最低的。其电感线圈的抗干扰能力也很差，因此现在采用的不是很多。 国内外研究现状分析 国内外研究现状分析 2、电阻应变片式传感器作为检测元件时，微定位系统的附加结构简单，甚至不需要附加结构，对工作环境的要求相对较低。但是，由于应变片的温度稳定性较差以及受其灵敏度的限制，其定位分辨率相对较低，一般难于达到l 0nm以内。电阻应变片式传感器在微