基于PZT机电耦合效应的工作平台调平方法

【目的】针对航空航天、工业机器人、生物医疗、光刻机等微机电领域的高精度要求,提出一种基于锆钛酸铅压电陶瓷的调平方法。【方法】首先,设计了由压电陶瓷驱动器、传感器等核心元件组成的调平机构,利用PZT(piezoelectric ceramics,压电陶瓷)的机电耦合效应对工作平台进行闭环调平;然后结合电场中的电介质逆压电效应理论,仿真分析了在工作平台不同位置附加载荷时驱动支腿产生的4种受力和形变情况;最后通过施加驱动电压产生微动位移来实现调平。【结果】当驱动电压在10～150 V时,本调平方法可将工作平台倾斜角减小到原来的37%。【结论】研究结果验证了本调平方法的可行性及理论计算和模拟仿真的统一性,可为功能材料在调平领域的应用提供参考依据。