一种多自由度夹心式微纳操作器及其位移输出控制方法技术

一种多自由度夹心式微纳操作器及其位移输出控制方法，属于微纳操作技术领域，解决了现有微纳操作器存在的工作频率范围窄、输出力小和难以微型化的问题。所述微纳操作器：m层压电陶瓷片堆叠且径向固定在基座与前端盖之间，压电陶瓷片沿圆周方向分为若干个极化分区，极化分区的数量大于或等于3，并沿着压电陶瓷片的轴向极化，每个极化分区均与激励电压源相连。所述微纳操作器的位移输出控制方法：对压电陶瓷片上的极化分区施加正激励电压或负激励电压，并调整电压的幅值，使得压电陶瓷片整体伸长或缩短与电压幅值相应的长度以及使前端盖向负电压激励的极化分区的所在方位倾斜，以实现所述多自由度夹心式微纳操作器在多个自由度方向上的位移输出。

A multi degree of freedom sandwich micro nano manipulator and its displacement output control method

A multi degree of freedom sandwich micro nano manipulator and its displacement output control method, which belong to the micro nano operation technology field, have solved the problems of narrow operation frequency range, small output force and difficult miniaturization existing in the existing micro nano manipulator. The micro nano manipulator: m piezoelectric ceramic sheets are stacked and radial fixed between the base and the front cover, piezoelectric ceramic plate along the circumferential direction is divided into a plurality of polarization partition, partition polarization number greater than or equal to 3, and along the axial polarization of the piezoelectric ceramic piece, each partition are connected with the excitation voltage polarization source. The displacement output control method of the micro nano manipulator: pressure polarization of piezoelectric ceramic sheet partitions on applying positive or negative voltage excitation voltage amplitude and voltage adjustment, the location of piezoelectric ceramics and the overall elongation or shortening the length of the corresponding voltage amplitude and polarization of the front end cap to the partition of the negative voltage excitation the tilt, in order to achieve the multi DOF micro displacement output sandwich nano manipulator in multiple degree of freedom.

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度夹心式微纳操作器及其位移输出控制方法
本专利技术涉及一种微纳操作器及其控制方法，属于微纳操作

技术介绍
微纳操作技术是指在微、纳米尺度上加工制造出具有特定功能的结构与器件的方法。近年来，微纳操作技术得到了国内外学者和相关研究机构的广泛关注。微纳操作技术的发展方向是制造具有新颖物理、化学和生物特征的纳米功能器件与微纳系统，从而促进电子、信息、材料、先进制造和生物医学等领域的快速发展，具有重大的社会经济效益。微纳操作器是微纳操作技术中至关重要的部件之一，它直接决定了微纳器件的加工质量和微纳系统的动作精度等性能指标。压电元件由于具有结构设计灵活、响应速度快、断电可自锁和不受电磁干扰等特点，已在微纳操作
中获得了成功应用。目前普遍存在和研究较为广泛的微纳操作器主要分为压电管式微纳操作器和压电堆叠式微纳操作器：压电管式微纳操作器主要是通过在压电管外侧涂覆多个电极区域以形成多个极化区，并对多个极化区施加不同的激励电信号以实现微纳操作器在多个自由度方向上的位移输出。然而，现有压电管通常为“细长管”状结构，其轴向尺寸远大于径向尺寸。因此，现有压电管的谐振频率较低，进而导致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多自由度夹心式微纳操作器，其特征在于，所述微纳操作器包括基座(1)、m层压电陶瓷片(2)和前端盖(3)，m为正整数；m层压电陶瓷片(2)堆叠且径向固定在基座(1)与前端盖(3)之间；压电陶瓷片(2)沿圆周方向分为若干个极化分区(2‑1)，极化分区(2‑1)的数量大于或等于3，极化分区(2‑1)沿着压电陶瓷片(2)的轴向极化；每个极化分区(2‑1)均与激励电压源相连。

【技术特征摘要】
1.一种多自由度夹心式微纳操作器，其特征在于，所述微纳操作器包括基座(1)、m层压电陶瓷片(2)和前端盖(3)，m为正整数；m层压电陶瓷片(2)堆叠且径向固定在基座(1)与前端盖(3)之间；压电陶瓷片(2)沿圆周方向分为若干个极化分区(2-1)，极化分区(2-1)的数量大于或等于3，极化分区(2-1)沿着压电陶瓷片(2)的轴向极化；每个极化分区(2-1)均与激励电压源相连。2.如权利要求1所述的多自由度夹心式微纳操作器，其特征在于，在基座(1)上固设有导柱(1-1)，导柱(1-1)的前端贯穿m层压电陶瓷片(2)，并与前端盖(3)螺纹连接。3.如权利要求2所述的多自由度夹心式微纳操作器，其特征在于，前端盖(3)为截顶圆锥体。4.如权利要求3所述的多自由度夹心式微纳操作器，其特征在于，前端盖(3)的底面与压电陶瓷片(2)相接，在前端盖(3)的顶面上设置有驱动足(3-1)。5.如权利要求1所述的多自由度夹心式微纳操作器，其特征在于，压电陶瓷片(2)上的极化分区(2-1)的面积均相同。6.如权利要求1所述的多自由度夹心式微纳操作器，其特征在于，压电陶瓷片(2)上的极化分区(2-1)的极化方向均相同。7.如权利要求1所述的多自由度夹心式微纳操作器，其特征在于，当m＞1时，m层压电陶瓷片(2)上的极化分区(2-1)的数量相等或不等。8....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英想，王良，陈维山，刘军考，苏琪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23