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纳米位移台长时间定点保持出现位置蠕变成因解析

纳米位移台定位至目标位置并长时间静止保持时,会出现缓慢、持续的位置偏移,位移数值随时间逐步漂移,不存在突发跳变,静置时间越长偏移量越明显,对于需要长时间曝光、定点采集的实验场景,会造成数据偏差与定位失效。
该现象为压电陶瓷固有的蠕变特性。压电陶瓷材料在施加恒定驱动电压后,晶体形变不会瞬间稳定,而是会随时间持续发生微小形变,即使驱动电压保持不变,台面位置依旧会缓慢变化。蠕变的速率和总偏移量,与压电陶瓷材料特性、驱动电压幅值、负载重量直接相关。电压越高、负载越大,蠕变带来的位置漂移就越明显。
同时,机械连接件、柔性铰链在持续受力状态下也会产生缓慢的应力释放,进一步放大位置漂移。环境温度波动会造成台面、铰链、基座等金属部件热胀冷缩,产生附加位移,和压电蠕变叠加在一起。不同品牌型号的纳米位移台,压电陶瓷材质、柔性铰链加工工艺、反馈传感器的参数性能各不相同,蠕变的速率和偏移量存在明显差异。
应对该问题,可提前执行预定位静置,等待蠕变趋于稳定后再开展正式实验;选用带闭环反馈的位移台,依靠位置传感器实时修正位置偏差;控制负载重量,减小压电陶瓷承压,同时稳定环境温度,降低热变形带来的附加位移。