maychang

萤火 发表于 2017-6-2 20:26
您请看，加负载后共振频率变低，数据手册上没有讲加负载后的驱动频率。不过震动的幅度应该也与电压的峰值 ...

“频率大点，电压峰值小，不会导致破裂吧”
那是自然。电压为零，绝不会破裂。

另外，对压电陶瓷施加这种限制，不一定是怕破裂，还有可能是振幅大了会产生非线性，即幅度与电压不成正比。

萤火

maychang 发表于 2017-6-2 20:48
“频率大点，电压峰值小，不会导致破裂吧”
那是自然。电压为零，绝不会破裂。

另外，对压电陶瓷施加 ...

您说的这个幅度是指0-120um这种幅度的震动吗？比如0-120V的正弦波电压（全行程电压），压电陶瓷的震动幅度为0-100um正弦变化对吧？这个时候频率不能超过手册上的133HZ。如果驱动电压峰值是0-10V的正弦波，压电陶瓷的行程变化是0-10um(压电陶瓷驱动电压与行程近似线性)，这个时候驱动频率即使等于共振频率，压电陶瓷的最大震动幅度也只是会超过10um一点吧？我对手册上133HZ的理解是：驱动电压峰值最大时的允许频率，对吗？

maychang

萤火 发表于 2017-6-2 21:07
您说的这个幅度是指0-120um这种幅度的震动吗？比如0-120V的正弦波电压（全行程电压），压电陶瓷的震动幅 ...

破裂不破裂，不仅仅与幅度有关，更与陶瓷内部应力有关。频率高的时候，完全可能振动幅度并不大，但内应力超过陶瓷能够承受的限度。
这个事情，看看扬声器就知道。同样的输入功率，低频时扬声器纸盆振动幅度要比高频率时大得多。顺便说明：扬声器通常是在驱动信号频率高于固有频率情况下工作，和你的情况相反。

maychang

萤火 发表于 2017-6-2 21:07
您说的这个幅度是指0-120um这种幅度的震动吗？比如0-120V的正弦波电压（全行程电压），压电陶瓷的震动幅 ...

“如果驱动电压峰值是0-10V的正弦波，压电陶瓷的行程变化是0-10um(压电陶瓷驱动电压与行程近似线性)，这个时候驱动频率即使等于共振频率，压电陶瓷的最大震动幅度也只是会超过10um一点吧？”
驱动信号频率等于陶瓷片固有频率，幅度很可能远大于你所说的10um。

注意：驱动信号频率等于固有频率，振幅非常大，这种现像叫共振。

PowerAnts

maychang 发表于 2017-6-2 21:55
“如果驱动电压峰值是0-10V的正弦波，压电陶瓷的行程变化是0-10um(压电陶瓷驱动电压与行程近似线性)，这 ...

电压源驱动可能会好很多, 不过不确定压电陶瓷的"发电机效应"是否显著.
低内阻功放在电动喇叭的共振频率上提供的阻尼作用, 可以限制喇叭的振幅, 内阻大的功放阻尼系数小, 共振频率上喇叭振幅很大, 失真加大甚至振幅太大损坏.
用不大的力荡秋千, 若干周期后也可能荡的很高, 但若是用钢性连接与一曲轴套连接的话, 那振幅就由曲轴套的行程决定了.

maychang

PowerAnts 发表于 2017-6-4 11:34
电压源驱动可能会好很多, 不过不确定压电陶瓷的"发电机效应"是否显著.
低内阻功放在电动喇叭的共振频率 ...

我猜测楼主的压电陶瓷振动模式和电子设备中常见的石英晶体是一样的，是在厚度方向上振动(其它振动模式有扭曲等等)，因为楼主曾说过“压电陶瓷驱动电压与行程近似线性”。
如果确实是这样，那么该压电陶瓷应该有两个谐振频率，而且两个谐振频率很接近。一个是串联谐振，另一个是并联谐振。驱动源如果是接近电压源，并联谐振容易发生，驱动源如果是电流源，串联谐振容易发生。
具体情况不清楚，很难判断。
其实，实测一下该压电陶瓷的频率-阻抗特性并不困难，信号发生器加示波器即可。测量扬声器频率-阻抗特性不也是这两种设备么？

maychang

PowerAnts 发表于 2017-6-4 11:34
电压源驱动可能会好很多, 不过不确定压电陶瓷的"发电机效应"是否显著.
低内阻功放在电动喇叭的共振频率 ...

我一直没有搞清楚楼主的导师要达到什么目的。
楼主多次提到10um，但机械行业里面常用的千分尺(螺旋测微计)就能够测量出10um。
非接触测量？也不像。压电陶瓷产生的位移，不接触是测不出来的。要非接触，应该考虑光学方法。
自动测量？有可能。但机械式的自动测量也很容易实现，光学方法更容易实现自动测量。压电陶瓷和机械测量一样需要接触，实现自动测量并不比机械方式容易。

gmchen

楼主这个压电陶瓷的应用目的可能是类似扫描隧道显微镜（STM）那样的装置，这种装置应用压电陶瓷产生的位移进行测量。
如果果真是这样，那么楼主的驱动频率应该远离压电陶瓷的谐振频率，因为在谐振频率附近，压电陶瓷的位移与加载之上的电压之间关系将不是线性的。

PowerAnts

maychang 发表于 2017-6-4 15:26
我一直没有搞清楚楼主的导师要达到什么目的。
楼主多次提到10um，但机械行业里面常用的千分尺(螺旋测微 ...

用"微位移"代替"微定位器", 能找到一些介绍

PowerAnts

PowerAnts

现在, 要在头发上雕龙刻凤应该都不是太难了

maychang

PowerAnts 发表于 2017-6-4 17:32

关于这方面，我只知道美国的罗兰(第一任美国物理学会会长)刻制光栅是利用热膨胀来移动刻刀，每刻一条线就要加热冷却一次。

maychang

PowerAnts 发表于 2017-6-4 17:36
现在, 要在头发上雕龙刻凤应该都不是太难了

头发直径平均0.07～0.08mm，在微细加工上可以说是相当大的物体。和芯片里面导线相比，是庞然大物。

萤火

gmchen 发表于 2017-6-4 16:43
楼主这个压电陶瓷的应用目的可能是类似扫描隧道显微镜（STM）那样的装置，这种装置应用压电陶瓷产生的位移 ...

对，是扫描探针显微镜（原子力显微镜），用压电陶瓷的位移测量三维物体的尺寸，我们实验室有一款 压电陶瓷，它的谐振频率为400HZ，应用于显微镜上时是不是频率太低了 ？

萤火

maychang 发表于 2017-6-4 15:26
我一直没有搞清楚楼主的导师要达到什么目的。
楼主多次提到10um，但机械行业里面常用的千分尺(螺旋测微 ...

10um只是打个比方。我要做的是扫描探针显微镜（原子力显微镜），测量纳米级（例如细胞）的形状尺寸，XYZ三个方向用压电陶瓷控制，X为行扫描，Y为列扫描，Z测量高度。用驱动电源驱动压电陶瓷在这三个方向运动，在X方向上驱动的频率100HZ（行程１００ｕｍ，点数５１２）就够了，主要是Z方向上的快速跟踪，一行结束，512个点的高度也要测出来，在Z方向上有闭环跟踪算法（Z的行程为3um以内，比较小）。我们实验室有一款压电陶瓷行程100um,谐振频率400HZ。可以应用在ＸＹ方向上扫描。因为这个显微镜很难做出来，我们先做压电陶瓷驱动电源这一部分，压电陶瓷为容性负载，驱动电流为频率和电压有关。如下面的公式：比如压电陶瓷等效电容1.8uf,驱动频率为1KHZ，电压100V时，需要的电流为：1.13A设计时需要以上面这个最大电流来选择高压运放的输出电流。（不知道这个公式对不对呢？）容抗：Xc =  1/(2*π*f*C)
电流：Ic = U/Xc=2∗π∗f∗C∗U

maychang

萤火 发表于 2017-6-6 11:57
10um只是打个比方。我要做的是扫描探针显微镜（原子力显微镜），测量纳米级（例如细胞）的形状尺寸，XYZ ...

这种情况，驱动信号频率必须远离压电陶瓷固有频率。如48楼gmchen所说，固有频率附近，压电陶瓷的位移与电压之间不是线性的。

萤火

maychang 发表于 2017-6-6 12:10
这种情况，驱动信号频率必须远离压电陶瓷固有频率。如48楼gmchen所说，固有频率附近，压电陶瓷的位移与电 ...

他们是迟滞特性的关系

gmchen

萤火 发表于 2017-6-6 11:57
10um只是打个比方。我要做的是扫描探针显微镜（原子力显微镜），测量纳米级（例如细胞）的形状尺寸，XYZ ...

我知道了，在Z轴你是做随动控制。
由于被测物表面形状是未知的，所以Z轴的运动不可能是简谐运动，它必然包含各种频率的成分，其中难免就有接近压电陶瓷谐振频率的成分。
在这种情况下想要避开谐振点几乎是不可能的，但是可以设法使整个系统的Q值降低，那样即使在谐振点附近也不会有谐振峰出现。

萤火

gmchen 发表于 2017-6-6 18:16
我知道了，在Z轴你是做随动控制。
由于被测物表面形状是未知的，所以Z轴的运动不可能是简谐运动，它必然 ...

是的，不过这是以后要做的，因为老师也没经验，现在就让我先做一个压电陶瓷的驱动电源（包括控制电路）。我考虑到控制压电陶瓷时，信号频率越大，压电陶瓷需要的电流就越大（高压运放输出电流就越大），楼上有一个我写的电流与电压和频率的关系，因为要设计这个电路，要知道输出功率最大达到多大，可以确定输出电压是在0-100V，但是输出电流峰值能多大，我一直考虑不好，不知道输出电流，就不能够选择高压运放，比如APEX公司的PA78高压运放芯片，输出峰值电流200ma, PA92为4A，您能给我点意见吗？该怎么选择高压运放？谢谢您

gmchen

萤火 发表于 2017-6-6 20:10
是的，不过这是以后要做的，因为老师也没经验，现在就让我先做一个压电陶瓷的驱动电源（包括控制电路）。 ...

很抱歉，没有做过这方面的工作，无法给你提供帮助。之所以想到STM，是因为我有一个老同学在国外就是搞这个的，有一次他回国，大家聚会的时候听他吹过