微流体系统驱动技术的研究进展

微流体驱动大致可以分为两类:一类是从宏观流体驱动移植过来的驱动方式;另一类是根据微尺度下流体特性设计的驱动方式。对两类不同的驱动方式进行了介绍与比较,前者原理成熟,基本都符合经典流体理论,在亚微米以上级微流体流道尺寸中的应用较广;相比之下,后者设计原理新颖,常用于微米甚至纳米级的微流体系统中,具有更好的发展前景。     

超精密微调架的设计

本文介绍了一种由机械粗调和压电微调组合而成的复合型超精密微调架,并着重介绍了由电致伸缩陶瓷微位移器和柔性铰链或簧片组合成亚微米级精度微调机构的设计。     

光纤激光精密位移调整技术实验研究

为了将激光弯曲成形技术应用于精密位移调整领域实现亚微米精度的位移调整,自行设计和搭建了激光微位移调整与测量平台,将光纤激光通过线性透镜和扫描振镜聚焦在不锈钢薄板上作匀速扫描运动,实时监测加工过程样件自由端的输出位移。建立了样件激光微位移调整模型,在此基础上研究改变激光功率、扫描速度、光束照射位置以及离焦量等参数对调整位移的影响。结果表明,样件通过该平台实现了亚微米级重复精度的精密位移调整,改变激光照射位置是精确改变调整位移的首选;通过优化工艺参数,降低了激光加工过程中样件表面的损伤。     

一维压电式微定位机构的设计研究

针对精密工作台高速、低精度的矛盾,以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器,研究、设计了一种一维高分辨率压电式微定位机构。由于精密工作台高速运动产生的运动惯量较大,欲实现亚微米级的定位精度是很困难的,因而在精密工作台运行到位后,由微定位机构对检测装置所检测出的定位误差进行补偿,以提高工作台的定位精度;由于压电陶瓷微位移器件输出位移过小,因此提出了一种单自由度对称式柔性铰链放大机构来提高微定位行程。给出了机构的动力学模型,并结合光栅尺检测装置,设计并研制了数字闭环定位控制系统,对微定位机构的定位特性进行了测试。实测结果表明,此微定位系统可实现高分辨率、长行程定位,定位分辨率达0.01μm。     

压电尺蠖直线电机的设计

为实现大行程、高分辨率精密驱动,该文提出了一种压电尺蠖直线电机的设计方法。首先,基于尺蠖运动原理,对电机进行了结构设计,它包括左、右箝位机构、驱动机构和输出轴,左、右箝位机构结构相同,用来对输出轴交替箝位与释放,驱动机构可以微米级及纳米级地步进输出位移,在左、右箝位机构及驱动机构的共同作用下,输出轴可连续输出大行程直线位移,该电机结构简单紧凑,便于调节,并可断电自锁;其次,采用有限元法对箝位机构及驱动机构进行了仿真分析,初步获得了电机的静、动态特性;最后,基于所搭建的实验系统,对电机的静、动态特性进行了测试。结果表明,在5mm的运动范围内,电机输出位移具有良好的直线性;在50 Hz的驱动电压作用下,电机运动速度为59.1μm/s;电机输出位移具有较高的分辨率,达到21nm。     

金属零件的超精密加工发展概况

本世纪60年代以来由于航天、激光、电子技术以及自动控制中尖端科学技术的发展,向精密机械加工提出了更高的精度要求。因此10多年来就使机械加工精度提高了1个数量级。一般在机械工业中零件加工达到微米级的     

新型柔性放大机构的动力学前馈复合控制方法

纳米级精度微位移驱动与控制通常使用压电陶瓷驱动器驱动柔性机构来实现.但是压电陶瓷驱动器行程较小,需要使用柔性放大机构对其位移进行放大,并且压电陶瓷驱动器存在蠕变和迟滞等非线性特性,而这些非线性特性极大影响了其输出位移经放大机构放大后的运动精度.针对以上两点,将传统桥式机构的4条桥臂用Scott-Russell机构代替,...     

评几项超微米技术的进展

本文讨论了作为精密机械基础技术的超微米技术与其他科学技术之间的关系,评述了七十年代以来一些超微米技术的进展。例如:空气静压疏松轴承、微位移器件、温升与热变形的控制、激光反馈控制系统以及微细图形对准技术等,最后,提出了有关精密机械的几点看法。     

基于压电陶瓷驱动的微操作手研究现状

微操作手是微操作机器人的重要组成部分 ,首先介绍了国内外研制的几种典型微操作手。在此基础上 ,对于微操作手的关键技术 ,从机构、驱动、传感、检测几个方面进行了论述 ,在机构上 ,介绍了微位移定位机构的特点 ;在驱动方式上 ,论述了压电陶瓷的驱动方法 ;在微位移检测上 ,介绍了几种纳米微位移检测手段。最后 ,阐述了微操作手的发展趋势 :微型化、集成化、智能化 ,达到纳米级或更高的定位精度     

拼接光栅五自由度并联定位机构设计

光栅拼接技术是获得拍瓦激光系统中大口径光栅的一种有效技术途径。通过设计五自由度并联拼接机构,采用滚珠丝杠+压电陶瓷的宏/微双重驱动技术实现毫米工作范围内纳米精度的定位。通过基于有限元法的位移耦合特性分析表明,该机构具有较高的线性度,位移耦合所产生的误差为纳米级,光栅拼接的相对角度偏差小于0.2μrad,位移偏差小于20nm。将两块200mm×400mm的光栅安装在该拼接机构上进行实验研究,获得了清晰的远场焦斑图像,证明该机构可以满足大口径拼接光栅系统的精度要求。     

压电线性马达与纳米马达

国外对压电线性马达的研究已经进行了有些年了，并已有较为成熟的应用，它利用压电陶瓷基片或薄膜、电致伸缩材料等功能部件实现驱动。主要特征是能够提供较大的横向输出力。同时。又可能实现超高精度和小位移——毫米级的位移行程和原子级的精度。一般用空载速度、最大推进力、效率及其他一些参数来表表压电线性马达。该文首先介绍几种类型的压电线性马达。包括它们的结构、运行原理和特性等。然后再介绍纳米马达，应该指出，纳米马达是压电线性马达的发展。其特点是能够实现纳米级精度的位移。国外已经在精密仪器、航天航空、自动控制、办公自动化、微型机械系统、微装配、纳米定位等领域得到了实际应用。     

基于压电陶瓷驱动的微操作手研究现状

微操作手是微操作机器人的重要组成部分,首先介绍了国内外研制的几种典型微操作手.在此基础上,对于微操作手的关键技术,从机构、驱动、传感、检测几个方面进行了论述,在机构上,介绍了微位移定位机构的特点;在驱动方式上,论述了压电陶瓷的驱动方法;在微位移检测上,介绍了几种纳米微位移检测手段.最后,阐述了微操作手的发展趋势:微型化、集成化、智能化,达到纳米级或更高的定位精度.     

基于杠杆的微机械陀螺结构设计与仿真

提出了一种基于机械杠杆放大机构的微机械陀螺设计方案,用于提高微机械陀螺的灵敏度和精度。该杠杆放大机构使用在陀螺的驱动模态中,通过杠杆将驱动梳齿位移放大后传递到质量块上,在陀螺驱动模态谐振频率一定的情况下增大了质量块在驱动方向的运动速度,提高了陀螺敏感模态的科氏力及陀螺表头的机械灵敏度,从而提高陀螺系统的灵敏度和精度。在Coventor-ware中对陀螺结构进行了系统级仿真,仿真结果表明在杠杆动力臂和阻力臂长度之比为1∶5.2时,陀螺机械灵敏度放大了5.9倍。因此,通过在微机械陀螺驱动模态中使用杠杆结构可以提高其灵敏度和精度。     

步进电机脉冲当量及回程差的微位移测量系统

摘要:为了精确测量步进电机的脉冲当量和回程差,提出了一种基于薄膜干涉原理的激光微位移测量系统。该系统以He-Ne激光器为光源,配以牛顿环仪系统、面阵电荷耦合器（CCD）视频信号采集系统、计算机及数据处理软件等。采用条纹记数法实现微位移测量,具有四百分之一波长的位移分辨率。与传统测量方法相比,其精度、灵敏度及稳定性都有较大提高,特别适合范围在微米及微米以下的位移测量。在对TSA50-C型商用步进电机的测量中,结果验证了这种测量系统在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。实验数据处理结果表明,对于5微米以下的脉冲当量及回程差的测量,该测量系统的相对误差分别为2.63%和0.44%。     

基于FPGA的压电陶瓷驱动电源的设计与研究

压电陶瓷(PZT)微位移器是近年发展起来的新型微位移器件,其具有体积小,推力大,精度高等特点,驱动电源是压电陶瓷微位移器应用中的关键部件.该文通过研究直接数字频率合成技术(DDS)及任意波形发生器的相关技术,采用现场可编程逻辑器件(FPGA)与单片机相结合的模式成功设计了PZT驱动电源.测量结果表明,所设计的驱动电路输出电阻小,负载能力大,电路结构简单可靠,响应速度快,有良好的动态性能.     

便携式全方位微变监测雷达系统精度分析

微变监测雷达能够对观测区域进行全天时、全天候、非接触式、大面积、亚毫米级精度的形变位移监测,其监测精度分析是进行形变分析和精确预警的关键科学问题。本文采用便携式全方位微变监测雷达系统进行了精度研究和测试分析,首先推导了便携式全方位微变监测雷达的一维和二维信号模型,并对影响微变监测雷达监测精度的因素进行了分析;其次,设计一维形变监测实验,采用角反射器等强反射体作为观测目标,并将光学棱镜与角反射器刚性连接,通过雷达监测结果与全站仪监测结果的对比,对一维形变监测精度进行分析;最后,以分布式角反射器模拟观测场景,分析微变监测雷达的二维形变监测精度。一维、二维形变监测实验结果表明,监测结果与实际位移一致性较好,设计的参考角反测量均值在0.1mm之内,且系统形变监测精度可达亚毫米级,能够实现高精度的微变形监测应用。      

基于光纤位移测量的透明液体折射率测量方法

本文提出了一种基于光纤位移测量的液体折射率测量方法。首先,采用激光干涉法设计了 液体折射率测量的光学系统,并基于激光散斑消除理论,设计了针孔滤波器合理消除散斑, 提高了系统的抗干扰能力;其次,对测量系统中的位移测量方法进行分析和研究,提出了 一种光纤式位移测量方法,并设计应用反射式光纤位移传感器,取消传统的条纹计数,实 现了位移的高精度测量,其测量分辨力可达微米级;再次,采用机械位移驱动系统,驱动 光学系统元件移动来实现光程差的自动变化,其驱动分辨力可达纳米级;最后,搭建液体 折射率总体测量演示验证系统,以纯水、溶液为实验对象,其所需待测样品的容量少 于0.001ml。实验结果表明:纯水折射率 的测量精度可达1.5×10－3, 溶液折射率测量精度可达2.1×10－3,表明该测量方法可实现液体折射率的非接触、高精度 、智能测量。     

双层亚波长光栅微位移传感系统结构优化设计与性能仿真

随着MEMS惯性传感器件对微位移检测精度的要求越来越高,微位移检测技术已经成为MEMS惯性传感领域的研究热点。亚波长光栅以其超高的位移检测灵敏度成为一个极具发展前景的高精度位移传感平台。利用Rsoft软件模拟分析了双层亚波长光栅共面、离面相对运动时系统零级衍射光透射率与光栅位移量之间的关系及系统关键结构参数对位移检测灵敏度的影响,并对这两种亚波长光栅微位移传感系统进行了结构优化与性能仿真及对比,理论验证了亚波长光栅位移检测的高灵敏度优势。     

基于压电陶瓷驱动的微操作手研究现状

微操作手是微操作机器人的重要组成部分，首先介绍了国内外研制的几种典型微操作手。在此基础上，对于微操作手的关键技术，从机构、驱动、传感、检测几个方面进行了论述，在机构上，介绍了微位移定位机构的特点；在驱动方式上，论述了压电陶瓷的驱动方法；在微位移检测上，介绍了几种纳米微位移检测手段。最后，阐述了微操作手的发展趋势：微型化、集成化、智能化，达到纳米级或更高的定位精度。     

一种大容性负载的压电陶瓷驱动电源设计

压电陶瓷作为微定位系统的动能器件,可达到纳米级的位移精度。针对位移驱动型压电陶瓷的大容性负载特点,基于PA92设计了一种高精度、大电流的动态驱动电源。通过电容超前反馈、隔离电阻结合反馈及相位补偿等方式提高了电源的稳定性。分析结果表明,该电源能有效应用于纳米级定位系统中,在大容性负载时具有良好的动态性能,输出电压精度可达0.5 mV。