超微质量检测系统中微执行器反馈装置的研究(1)

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1、广东工业大学硕士学位论文超微质量检测系统中微执行器反馈装置的研究姓名：祝春萌申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：鲍鸿20060501摘要微量和超微量作为现代科学技术一个重要的前沿问题，是人类探索认识微观世界的重要手段。本课题提出了一种通过将超微质量转换为超微位移来检测超微质量的新方法。本论文在微机电系统(MEMs)中超微质量检测研究的基础上，重点对超微质量检测系统的微执行器反馈装置进行研究。首先对国内外压电陶瓷微位移器的发展与研究现状进行分析；对压电效应和逆压电效应、压电陶瓷的工作原理及内部结构进行了详细的描述，并给出了相应数学表达式；分析了其非线性、迟滞、温度等特

2、性；重点研究了压电陶瓷微位移器的各种驱动方法和驱动电源技术。在对压电陶瓷进行了充分研究的基础上，对压电陶瓷微位移器的驱动电路进行了设计；主要包括高压直流稳压电源和高压线性放大电路。本文提出了利用低压直流电压串联法构造高压直流电源以及采用高压运算放大器PA85为核心构造高压线性放大电路的设计方案，采用了LM317、OP07以及PA85等器件，达到了电路简单、集成度高、稳定性好的目的。并对压电陶瓷固有的迟滞和非线性特性进行了线性补偿方法的研究。最后采用MATLAB仿真手段对压电陶瓷的典型数据进行了多项式拟合分析，建立了分段线性化的模型，基于此对压电陶瓷电压位移关系进行了补偿，分析了补偿效

3、果；将补偿后模型带入到超微质量检测系统，完成了整个系统的仿真与分析。另外对制作的电路进行了性能测试，测试数据符合设计要求。关键词：超微质量；压电陶瓷；驱动电源；运算放大器；补偿算法；系统仿真AbstractAsoneofthejmportantadvancedproblemsofmoderntechnology，microandultra-micromeasurementaretheimportantmeansbywhichthehuman-beingexploresthemicrocosm．Thispaperpresentsanewmethodofultra—micromassme

4、asurement，itmeasuresultra—micromassbymeansofcoⅡvertingitintoultra—microdisplacement．Basedonresearchofultra-micromassmeasurementinMEMS，thisdissertationmainlystudiedthefeedbackequipmentwithmicroactuatoroftheultra-micromassmeasurementsystem．First，thisdissertationanalyzesthedeVelopingandresearching

5、statusof恤eultra—micromeasurementtechnology．ItdescribesthepiezoelectriceffcctandtheconVersepiezoelectriceffectandalsogivesoutthecorrespondingmathematicalexpression．AⅡdthenitillustratesthepTincipleandtheinternalstructureofpiezoelectricceramics．Itanalyzesthecharacteristicsofpiezoelectricceramicssu

6、chashysteresis，nonlinea“tyandtemperatureetc．Followingit，thisdissertationemphasizesthestudyofthepiezoelectricceramicdriVingmethodaⅡdthed“vingpoweftechnology．0nthebasisofsufficientresearchofthepiezoelectricceramics，thisdissertationdesignsthedrivingcircuitofthepiezoelectricceramics，whichincludingh

7、igh-VoltageDC-stablepowerandhighvoltage1iⅡearamplifiercircuit．Thispaperpresentsanewmethodtobuildh培hvoltageDCpowerbymeansofconnectingpowercircuitinseriesandtobuildhighV01tagelinearamplifierusinghighvoltageamplifierPA85．Tomakethecir