
纳米位移台高速扫描过程中出现共振抖动成因解析
纳米位移台在高速连续扫描工况下,输出轨迹出现不规则小幅共振抖动,实际运动轨迹偏离理论设定路径,扫描采集得到的数据曲线附带周期性波纹,直接影响微纳尺度定位与扫描检测结果,低速运行时抖动现象会明显减弱。不同型号纳米位移台的机械刚性、压电陶瓷响应特性、控制器滤波参数各不相同,发生共振的临界速度区间存在较大区别。
共振抖动首要来源于运动激励与系统固有频率发生耦合,每一台位移台机械组件拥有固定固有频率,当扫描运动速度、往复切换频率接近该频率区间,就会激发机械共振。压电陶瓷驱动环节,驱动信号上升沿斜率设置过大,阶跃输出冲击载荷,会激发台体机械振动。负载条件也会带来显著影响,负载质量超出设备适配范围,或者负载重心偏移,没有处于台面中心位置,会改变整机固有频率,更容易触发共振现象。控制器内置滤波参数匹配不当,滤波截止频率设置不合理,无法抑制谐振峰,振动信号不能有效衰减。外部安装基座刚性不足,基座自身受振动激励发生微小形变,会传递至位移台台面,放大抖动幅值。环境层面地面振动、周边设备运行带来的扰动,也会和台体振动相互叠加,加重扫描轨迹的波纹畸变。