超聲波壓電位移台擅長以高速精確地定位物體(ti) 。這使得它們(men) 適用於(yu) 科學研究以及特定的工業(ye) 和醫療国产成人在线观看免费网站。壓電平台的工作方式適用於(yu) 水平麵 (XY) 中的運動，在垂直麵中提升物體(ti) 是具有挑戰性的研究。在本概述中，我們(men) 將討論克服這一障礙的不同方法。
垂直麵中提升物體(ti) 的質量補償(chang)
超聲波壓電位移台擅長以高速精確地定位物體(ti) 。這使得它們(men) 適用於(yu) 科學研究以及特定的工業(ye) 和醫療国产成人在线观看免费网站。壓電平台的工作方式適用於(yu) 水平麵 (XY) 中的運動，在垂直麵中提升物體(ti) 是具有挑戰性的研究。在本概述中，我們(men) 將討論克服這一障礙的不同方法。
為(wei) 什麽(me) 垂直運動更難？
我們(men) 還詳細介紹了不同種類的壓電電機的工作原理。它們(men) 都有自己的特點，但所有壓電電機技術都有一個(ge) 共同點：陶瓷組件推動陶瓷條以引發位移，然後返回其初始位置以重複運動並提供新的推動力。這種機製在逆重力移動時帶來了兩(liang) 個(ge) 挑戰：
1.壓電馬達需要比水平麵更用力推動有效載荷，因為(wei) 它必須“提升”整個(ge) 有效載荷重量
2.當壓電馬達返回其起始位置時，物體(ti) 不應下落
人們(men) 並沒有改變壓電電機機構的基本原理，而是想方設法讓壓電電機保持它仍然在水平方向移動時的條件，從(cong) 而上麵提到的兩(liang) 個(ge) 挑戰都不存在。有兩(liang) 種基本方法：顯著增加壓電電機的推力或補償(chang) 有效負載的重量。
楔形機構
當壓電馬達的力增加時，重負載的問題會(hui) 減少或消失。可以使用楔形係統來增加力，該係統會(hui) 以減小行程範圍為(wei) 代價(jia) 來放大電機的力。這些機製不能僅(jin) 僅(jin) 是添加到現有的壓電設備中，而是需要成為(wei) 結構設計的一部分。大多數行程超過 2 mm 的垂直升降壓電平台都是基於(yu) 此原理。
當壓電馬達推動有效載荷下方的楔塊時，會(hui) 產(chan) 生很大的提升力。產(chan) 生的力取決(jue) 於(yu) 楔的角度。楔形的角度越小，可以產(chan) 生的垂直力就越大。但另一方麵，當使用非常窄的楔形時，就沒有多少垂直淨行程了。這可以通過使用長楔子來解決(jue) ，但問題變成了平台的軌跡範圍過大。在真空室或光束操縱裝置等狹窄空間中，這可能是一個(ge) 問題。對於(yu) 市場上大多數帶楔形係統的壓電升降平台，可以實現 5 mm 至 15 mm 的行程範圍。
磁質量補償(chang)
楔子適合移動上限距離為(wei) 15 毫米，但是當將物體(ti) 或研究樣本舉(ju) 得更高時該怎麽(me) 辦？在這種情況下，必須依靠常規線性平台，增加其行程範圍。但同樣，需要采取措施避免引言中提到的兩(liang) 個(ge) 問題。消除重力引起的力將使壓電電機如同水平方向時一樣工作。這稱為(wei) 質量補償(chang) 。
第1個(ge) 機製是使用中和有效載荷重量的磁鐵。如果正確操作，壓電平台的運行情況與(yu) 水平運動相同：隻需要克服慣性，而不是負載的整個(ge) 重量。並且不存在前麵解釋的“倒退”的風險。
磁質量補償(chang) 是按照稱為(wei) “磁阻致動器”的原理構造的。理論上，這可以用永磁體(ti) 和電磁體(ti) 來完成，但實際上隻使用永磁體(ti) 。無需過多介紹技術細節，其概念是在兩(liang) 個(ge) 鐵軌之間滑動永磁體(ti) ，它們(men) 之間的距離不同。這會(hui) 在磁鐵上產(chan) 生恒定的升力。力大小取決(jue) 於(yu) 磁鐵和鐵板。因為(wei) 選擇了特定質量的磁鐵來進行補償(chang) ，這意味著有效載荷不應變化太大。
磁性質量補償(chang) 裝置可以很容易地安裝在現有壓電平台的側(ce) 麵。補償(chang) 的長度由磁鐵和導軌的長度決(jue) 定。通常，導軌的長度大約是行程範圍的兩(liang) 倍。因此，對於(yu) 長行程平台，zui終可能會(hui) 需要相當高的磁鐵和導軌。
機械彈簧質量補償(chang)
磁質量補償(chang) 效果很好，但正如一般情況那樣，它會(hui) 產(chan) 生磁場。對於(yu) 某些国产成人在线观看免费网站情景，這是不可接受的。當不允許使用磁鐵時，使用恒力彈簧是一種可行解決(jue) 方案。有兩(liang) 種類型的彈簧與(yu) 此概念相關(guan) 。
1.一個(ge) 長的線性彈簧
經典的拉伸彈簧沒有恒定的力，因此乍一看它不適合質量補償(chang) （需要恒定的補償(chang) 力）。但是，如果在尚未太緊的區域使用長彈簧，則力是相當恒定的。它並不完美，但壓電電機可以克服這種波動的力。
使用線性彈簧進行質量補償(chang) 是有效的，但需要足夠的高度才能在彈簧力恒定的彈簧區域中使用彈簧。隻要有足夠的工作高度，這個(ge) 概念就可以国产成人在线观看免费网站到任何平台。這個(ge) 想法的一個(ge) 優(you) 點是，在不同的有效載荷的情況下，可以安裝不同的彈簧。這使得這個(ge) 概念比磁質量補償(chang) 更靈活。
2.圓形恒力彈簧
您可能從(cong) 卷尺中知道這個(ge) 原理。圓形恒力彈簧是卷起的長金屬帶（有時略微彎曲）。當被拉動時，它會(hui) 產(chan) 生恒定的拉力。一些壓電平台製造商已經在他們(men) 的一些垂直平台中集成了這個(ge) 概念，但使其工作更加複雜。雖然這不需要線性彈簧所需的額外高度，但仍然需要將彈簧定位在平台上方以將其抬起。這可以通過使用滾輪來解決(jue) ，這些滾輪將彈簧向下引導，這存在影響彈簧彈性過程的風險。
配重
配重的概念很簡單：將重物係在繩子上，繩子在滑輪上，有效載荷在繩子另一端上。如果選擇正確，負載的重量可以得到補償(chang) 。與(yu) 之前的原理相比，配重的優(you) 勢在於(yu) 力是完全恒定的。那麽(me) 為(wei) 什麽(me) 這不是理想的解決(jue) 方案呢？
首先，當垂直載物台安裝在 XY 平台上時，砝碼會(hui) 開始擺動，因此應采取措施避免這種情況。其次，材料的缺陷會(hui) 導致問題：大多數壓電位移台用於(yu) 非常苛刻的環境，定位分辨率低於(yu) 100 nm，有時甚至低於(yu) 1 nm。滾輪或“繩索”材料中的任何缺陷都會(hui) 對載物台的定位精度造成影響。然而，如果執行得當，配重概念是有用且可靠的。它還允許通過添加或刪除一些砝碼來改變有效載荷。
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