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1、传感器与仪器仪表中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化)2006年第22卷第3-1期文章编号:1008-0570(2006)03-1-0186-03磁致伸缩驱动器在干涉仪动态调整系统的设计与实现DesignandRealizationofdynamicalignmentsystemofMichelsoninterferometer(武汉大学)何冰曾立波王先培尹邦胜He,BingZeng,LiboWang,XianpeiYin,Bangsheng摘要:基于超磁致伸缩材料的特性设计制作了一种用于迈克
2、尔逊干涉仪定镜自适应校正的微位移驱动器,分析了驱动器的工作磁场,给出了位移输出的特性曲线。将其应用于激光干涉平台,可对定镜进行两个自由度的倾斜调整,并通过激光干涉信号进行反馈控制,对其发展起了极大的推动作用。关键词:超磁致伸缩材料;驱动器;动态调整;迈克尔逊干涉仪;中图分类号:TH137文献标识码:AAbstract:Basedoncharacterofgiantmagnetostrictivematerial,amicro-displacementdrivingactuatorfortheada
3、ptivealignmentof技fixedmirrorofinterferometerisdesigned.Theconstitutionofmagneticfieldofactuatorisanalyzed,experimentalresultsoftheactuatorareprovided.ThisactuatorsareappliedintheMichelsoninterferometertoadjustthefixedmirrorintwo-degreeoffreedomattitud
4、e,术andthesignaloflaserinterferenceusedinacloseloopfeedbacksystemWillpromoteitsdevelopmentgreatly.Keywords:GMM;actuator;dynamicadjustment;Michelsoninterferometer创新性曲线。1引言在傅里叶变换光谱仪中,迈克尔逊干涉仪是其光学系统的核心部分,干涉仪要求作扫描运动的动镜在作匀速直线运动时,与定镜保持严格的准直关系,而干涉系统的稳定性经常受到各种不
5、确定因素的干扰,例如系统的振动,空气的扰动,温度的变化等。尤其动镜在运动过程中会不可避免的发生倾斜,使重建光谱产图1超磁致伸缩材料在磁场中的驱动特性曲线生畸变。为了保证光谱仪性能要求,在动镜运动时采由图1可以看出,与无预压力时情况相比,有预用自适应动态调整技术。压力时其伸缩系数大,且伸缩系数与磁场强度大小的目前,在动态校正领域,曾有采用压电倾斜镜的关系是不完全线性的,为了便于控制,故需要施加一方法进行校正的应用,但是压电型驱动器工作时需要定的偏置磁场以使材料工作在线性区域。磁致伸缩驱高电压使驱动设
6、备比较庞大,且压电晶体自身组织结动器的性能由GMM棒、偏置磁场、激励磁场和预加压构会出现不规则的濡变、漂移等现象。本文利用超磁力等因素共同决定,在线性区域可以由下式表示:致伸缩材料(简称GMM)设计并制作了微位移驱动器,输出位移大,线性度好,应用于干涉仪定镜平面控制,并将驱动器与传感器构成闭环控制系统,以进一式中S表示形变,H为磁场强度,B为磁通密度,σ步提高磁致伸缩执行器的精度。为机械应力,SH为柔顺系数,d为压磁系数,μσ为磁导2超磁致伸缩驱动器的设计率。由图1可看出,当有10Mpa左右预压力
7、时,利用2.1材料特性及其工作原理永磁铁提供的偏置磁场和螺线管线圈产生的激励磁设计中采用稀土超磁致伸缩棒,代表成分为场,将磁场强度控制在150-700Oe范围内,伸缩系数Tb0.27Dy0.73Fe2,GMM棒在不同的预压力作用下,经磁致与磁场强度有很好的线性关系。伸缩参数测量仪测量,得到如图1所示磁场-应变特2.2磁场分析何冰:硕士在磁路设计中,永久磁铁采用铷铁硼材料,产生十五国家科技攻关项目:编号(2004BA210A02)300Oe左右的偏置磁场。要求激励磁场强度为±-186-360元/年邮
8、局订阅号:82-946《现场总线技术应用200例》您的论文得到两院院士关注传感器与仪器仪表150Oe。螺线管产生的激励磁场在GMM棒工作范围内压-位移曲线。由图可看出,在(-5V-5V)控制电压范围的均匀度和场强大小对驱动器的性能有很大影响。内,该曲线保持较好的线性,位移范围可达15um,分辨GMM棒磁导率小,导磁性能差,提高轴对称线圈轴向率可达0.1um,故驱动器的工作电压选择在此范围内磁场的均匀度,对提高磁致应变的利用率,增大转换可得到比较理想的控制效果。器的位移输出等是有利的
