多自由度多层压电陶瓷微操纵技术的理论模拟

摘要

压电陶瓷具有简单、体积小、质量轻、分辨率高等优点,在微操作器驱动中是主流材料。针对一种三自由度多层压电陶瓷微操纵技术进行了理论模拟研究,采用有限元法分析了操纵器在不同驱动方式下的工作状态,如:沿Z轴平动、绕X轴和X-Y轴平分线转动3种情况。研究了陶瓷片内部应力特点,并对微操纵的变形行为作了定量分析,得到了探针的位移与驱动电压呈现良好的线性关系,通过对比针尖位移量与所施加的电压之间的系数D以及压电材料关键性能参数d33,验证了模拟的准确性,并验证了采用多层压电陶瓷降低驱动电压实现微操纵的可能。