一种压电陶瓷快速偏转镜动态频率响应测试系统及方法

摘要

本发明公开一种压电陶瓷快速偏转镜动态频率响应测试系统及方法，用于测试压电陶瓷快速偏转镜频率响应，考察其动态位移特性。系统由频响分析仪和压电陶瓷控制器组成。首先由频响分析仪输出扫频信号，经压电陶瓷控制器放大后驱动压电陶瓷快速偏转镜偏转，然后频响分析仪检测压电陶瓷快速偏转镜上所贴应变片的电压，最后由频响分析仪通过比较输出的驱动电压和检测到的应变片电压，自动绘出压电陶瓷快速偏转镜的动态频率响应波特图。本系统将输出给压电陶瓷快速偏转镜的电压和应变片电压进行比较，利用频响分析仪得到压电陶瓷快速偏转镜的频率响应特性，结构简单，操作方便。

说明书

技术领域：

本发明涉及一种动态频率响应测试系统及方法，具体涉及一种压电陶瓷快 速偏转镜动态频率响应测试系统及方法。

背景技术：

压电陶瓷快速偏转镜具有响应快、位移分辨率高、输出力大、功耗小、 不发热等优点，已广泛用于航空航天、微电子机械、精密加工等领域；在一些 动作速度快的场合，要求压电陶瓷快速偏转镜还应有位移响应快、频谱平坦的 特点，因此需要测试压电陶瓷偏转镜的动态频率响应。关于压电陶瓷快速偏转 镜频率响应的测试方法较少，有些是利用速度传感法、干涉法，测试系统复杂， 利用应变片反馈的方法较简单，目前还没有通过应变片反馈电压测试压电陶瓷 快速偏转镜频率响应特性的方法。

发明内容：

本发明的目的在于针对压电陶瓷快速偏转镜的动态频率响应特性，提供一 种测试系统及测试方法，使在考察压电陶瓷快速偏转镜的频率响应时，能够提 供一个有效的测试系统和正确的测试方法。本发明同样适用于其他压电陶瓷偏 转镜频率响应测试。

本发明的方法是利用频响分析仪输出扫频电压，扫频电压经压电陶瓷控制 器放大后直接驱动压电陶瓷快速偏转镜，压电陶瓷快速偏转镜偏转会引起陶瓷 上所贴应变片阻值变化，阻值变化引起应变片电压变化，变化的应变片电压经 压电陶瓷控制器放大后由频响分析仪采集，频响分析仪自动绘出所测偏转镜的 频率响应波特图。

可以实现本发明方法的压电陶瓷快速偏转镜动态频率响应测试系统如图1 所示，包括：频响分析仪1、压电陶瓷控制器2，其特征在于：

所述的频响分析仪1是具有扫频功能的频响分析仪；所述的压电陶瓷控制 器2是芯明天公司生产的XE501-D压电陶瓷控制器。

频响分析仪1输出与压电陶瓷控制器2控制信号输入端相连，压电陶瓷控 制器2位置传感输出端与频响分析仪1输入相连，压电陶瓷控制器2高压输出 与压电陶瓷3相连，压电陶瓷控制器2位置传感输入端与应变片4相连。

实现频率响应测试的具体方法：

1.设置频响分析仪1输出扫频电压给压电陶瓷控制器控制信号输入端， 同时设置电压的幅值、频率、扫频范围以及扫频点数。

2.压电陶瓷控制器2将频响分析仪1输出的扫频信号放大后输出给压电 陶瓷快速偏转镜3，驱动压电陶瓷快速偏转镜3偏转。

3.压电陶瓷快速偏转镜3偏转引起陶瓷上所贴应变片电压变化，变化的 应变片电压由压电陶瓷控制器2采集放大后输出给频响分析仪。

4.频响分析仪通过比较输出的扫频信号和检测到的应变片电压信号，自 动绘出压电陶瓷快速偏转镜的动态频率响应波特图。

本发明有如下有益效果：

测试系统可以根据需求灵活的设置频响分析仪的参数，包括扫频范围，扫 频点，扫频信号的电压偏置和有效值；扫频时间短，扫频结束后频响分析仪直 接显示被测偏转镜的频率响应波特图，并可以使用USB接口将频响分析仪与计 算机相连，将波特图存到计算机上。以上这些优势使得本发明非常适用于压电 陶瓷快速偏转镜频率响应的测试。

附图说明：

图1是应用本发明方法的频率响应测试系统结构示意图。

具体实施方式：

整个可用于压电陶瓷快速偏转镜动态频率响应测试系统组成如图1所示。 在该实例系统中，测试所用的频响分析仪1是NF公司生产的FRA5022频响分 析仪，扫频范围，扫频点，电压偏置和有效值可以灵活改变，扫频时间短。测 试所用的压电陶瓷快速偏转镜3是PI公司生产的S-330.8压电陶瓷偏转镜，压 电陶瓷上自带应变片4。由结合图1来进一步阐述应用本发明能够实现测试系 统实施方式：

1.设置频响分析仪1输出扫频信号给压电陶瓷控制器控制信号输入端， 信号的幅值和扫频范围根据压电陶瓷的容性特性设置，试验中设置信号直流偏 置为2V、有效值0.0707V，信号扫频范围为1Hz—2kHz，扫频点数为200。

2.设置压电陶瓷控制器2工作于模拟控制方式，将频响分析仪1输出的 扫频信号放大后输出给压电陶瓷快速偏转镜3，引起压电陶瓷快速偏转镜3偏 转。

3.压电陶瓷快速偏转镜3偏转引起陶瓷上所贴应变片4的电压变化，变 化的应变片电压由压电陶瓷控制器2放大后输出给频响分析仪。

4.频响分析仪通过比较输出的驱动电压和检测到的应变片电压，自动绘 出压电陶瓷快速偏转镜的动态频率响应波特图。