压电陶瓷Z向/偏摆台 ║P321S采用压电陶瓷驱动的Z向和Tip/Tilt精密光束压电陶瓷纳米级偏转镜，用于反射镜和光学元件的高动态三脚系统，压电Z/偏摆台内部使用无回差柔性铰链并联导向结构，采用有限元仿真分析优化柔性铰链结构，三脚支架结构柔性导向系统具有超高的导向精度，且具有高刚性、高负载、无磨损、免维护等特点，压电偏摆台内置精密位移传感器进行全闭环的位置反馈，确保了压电偏摆台具有极佳的运动控制精度，定位精度、分辨率和稳定性可以达到纳米量级，定位稳定时间仅为毫秒量级。紧凑型设计，可更好的集成于光学系统中。可根据用户需求定制固定及出线方式。
内置高性能压电陶瓷促动器具有超长使用寿命
压电陶瓷促动器由环氧脂质涂层包裹，具有优异的防潮特性，避免漏电流增大造成故障，可实现无故障运行1000亿个循环。
零间隙无摩擦柔性铰链导向带来高导向精度
柔性铰链导向无需维护、无摩擦、无磨损，无需润滑。它们的刚性可实现高负载能力，且它们对冲击和振动不敏感。
并联运动实现高动态多轴操作
在并联多轴运动定位系统中，所有促动器作用于同一个运动平台。所有轴具有最小的质量惯性和相同的动态性设计，可实现快速、高动态和高精密的运动。
| ◆ 紧凑的3脚并联运动实现更高精度和动态；
◆ 无摩擦柔性铰链导向可实现极高的运动精度； ◆ 高性能压电陶瓷促动器带来超长使用寿命； ◆ 内置精密位移传感器进行全闭环位置反馈，开/闭环可供选择。 |
● 图像处理/稳定 ● 光学捕获 ● 激光扫描/光束偏转 ● 激光调谐 ● 光学过滤器/开关 ● 光学 ● 激光束稳定 |
多轴偏摆系统运动学
研生公司的压电偏摆系统基于所有运动轴在单一移动平台并联运动。该系统可实现比两个单轴串联系统具有更高的线性度，且这种并联结构外形尺寸更加紧凑。压电偏摆镜和压电偏摆平台适用于高动态操作，例如追踪、扫描、图像稳定、消除漂移和振动；同时也适用于光学系统和标本的静态定位。研生的压电偏摆系列产品可使光束偏转至90mrad（甚至更大偏转角）、几微秒的极短响应时间和可达纳弧度范围的分辨率。研生提供多种大范围偏转角的紧凑型激光束偏转控制系统。
三脚压电陶瓷驱动的偏摆系统（三脚支架）
平台由三个彼此呈120°角的压电陶瓷致动器控制。通过坐标变换，三支致动器配合调节实现偏运动。除了偏摆运动，平台也可以线性用于Z轴运动。例如，用于校正光路长度（移相器）。 下面的公式用于计算偏摆角度和在Z轴的升降范围。A、B和C是相应致动器的线性位移：
三脚压电陶瓷驱动致动器设置
压电偏摆镜动力学
压电偏摆系统的最大工作频率取决于它的机械谐振频率。
为了估计系统的有效谐振频率，需计算出反射镜的转动惯量。
圆形反射镜的转动惯量计算公式如下：
矩形反射镜的转动惯量计算公式如下：
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m 反射镜重量 [g] |
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IM 反射镜的转动惯量 [g × mm²] |
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L 偏转轴正交的反射镜长度 [mm] |
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H 反射镜厚度 [mm] |
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T 支点到反射镜表面的距离 (参见各型号 >> 产品技术参数) [mm] |
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R 反射镜半径 [mm] |
带载反射镜的偏摆系统的谐振频率
根据已知的空载偏摆系统的谐振频率及转动惯量(参见 >> 产品技术参数)和计算得出的反射镜转动惯量，可通过如下公式计算得出整个偏摆系统的谐振频率。
带载反射镜的偏摆系统的谐振频率计算公式如下：
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f' 带载反射镜的偏摆系统的振谐频率 [Hz] |
|
f0 空载偏摆系统的振谐频率 [Hz] |
|
I0 空载偏摆系统的转动惯量 (参见 >> 产品技术参数) [g × mm²] |
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IM 反射镜转动惯量 [g × mm²] |
|
m 反射镜重量 [g] |
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型号 |
P321S |
P322S |
P324S |
单位 |
公差 |
|
主动轴 |
Z,θx,θy |
Z,θx,θy |
Z,θx,θy |
- |
- |
|
运动和定位 |
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|
|
|
|
传感器类型 |
SGS |
SGS |
SGS |
- |
- |
|
开环直线行程［-20V~+150V］ |
19 |
38 |
76 |
μm |
±20% |
|
闭环直线行程［0V~+120V］ |
15 |
30 |
60 |
μm |
±20% |
|
开环偏转行程［-20V~+150V］ |
3.5x3.5 |
6.8x6.8 |
13.5x13.5 |
mrad |
±20% |
|
闭环偏转行程［0V~+120V］ |
2.5x2.5 |
5x5 |
10x10 |
mrad |
±20% |
|
开环分辨率@Z |
0.2 |
0.5 |
1 |
nm |
typ. |
|
闭环分辨率@Z |
0.3 |
0.6 |
1.2 |
nm |
typ. |
|
开环分辨率@θX,θY |
0.02 |
0.1 |
0.2 |
µrad |
typ. |
|
闭环分辨率@θX,θY |
0.05 |
0.25 |
0.5 |
µrad |
typ. |
|
闭环线性度 |
0.1 |
0.15 |
0.2 |
%F.S. |
typ. |
|
重复定位精度@Z |
8 |
15 |
30 |
nm |
typ. |
|
重复定位精度@θX,θY |
0.8 |
1.5 |
3 |
µrad |
typ. |
|
机械特性 |
|
|
|
|
|
|
空载谐振频率@Z |
2.4 |
2 |
1 |
KHz |
±20% |
|
谐振频率@Z ［加载Ф25x8mm玻璃镜片］ |
1.1 |
1 |
0.7 |
KHz |
±20% |
|
支点到台面的距离 |
7 |
7 |
7 |
mm |
±0.5mm |
|
平台转动惯量 |
1530 |
1530 |
1530 |
g•mm² |
±20% |
|
其他 |
|
|
|
|
|
|
工作温度 |
-20～80 |
-20～80 |
-20～80 |
℃ |
- |
|
材质 |
钢 |
钢 |
钢 |
- |
- |
|
外形尺寸 |
Ф25x38 |
Ф25x56 |
Ф25x92 |
mm |
- |
|
重量 |
0.2 |
0.38 |
0.7 |
Kg |
±5% |
|
线缆长度 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
m |
±10mm |
|
连接器类型 |
LEMO |
LEMO |
LEMO |
- |
- |
|
注：最大驱动电压为-20V...+150V；对于高可靠的长期使用，建议驱动电压为0V...+120V。 |
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❶ 基于无摩擦高精度柔性铰链运动导向的压电陶瓷纳米定位系统，系统分辨率仅受放大器噪声和测量技术的限制。开环分辨率为受系统放大器噪声限制所能达到的典型值。极低的系统定位噪声可获得满行程十万分之一以上的闭环分辨率。
❷ 各运动轴的行程范围相互制约，此表中的数据为单轴可实现的最大行程。
