[发明专利]一维闭环微纳米振动台

说明书

本发明公开了一种一维闭环微纳米振动台，是以铍铜簧片作为弹性部件，在铍铜簧片的上表面设置工作台面构成弹性结构，使工作台面仅能在竖直方向形成振动位移；在工作台面的底面设置转接板，转接板与压电陶瓷致动器的位移输出头呈T形连接，由压电陶瓷致动器通过转接板驱动工作台面竖向运动；利用迈克尔逊干涉仪实时检测转接板的运动状态作为检测信号，信号处理及控制系统根据检测信号对压电陶瓷致动器输出控制信号，实现实验台的闭环控制。本发明能够获得高精度的微纳振动，同时具有振幅和频率范围宽、输出振动重复性高、成本低、装调方便以及可以闭环控制等优势。

技术领域

本发明涉及微纳米振动台领域，更具体地说是一种可用来对微纳米振动传感器进行测试和标定的振动台，能够产生高精度的微纳振动。

背景技术

近年来，越来越多的精密测量仪器被设计制造出来，如微纳米三坐标测量机、原子力显微镜以及高精度激光干涉仪等等。在工作时，这些仪器会受到各种外界干扰的影响，低频微小振动是主要因素之一。比如路面驶过一辆车、有人走过、声音等引起的低频微小振动都会对精密仪器的使用造成干扰。因此，需要研制高精度的低频微振动测量系统。

精密测量场合对低频振动的测试提出了更高的要求，如检测的频率范围要达到0-10Hz，振幅的分辨率需要达到纳米级，并能够进行实时高精度测量。而高精度的振动传感器需要由高精度的微纳米振动实验台来标定，因此对于高精度微纳米振动台有很迫切的需求。

目前，最常用的振动台是电磁式振动台，以电磁铁为动力，将电能转换为机械动能，可产生高频和大振幅的振动，在使用过程中产生的噪音较大；电磁式振动器的装配方式多采用板簧连接，在使用过程中需要根据产品大小来调节弹簧片的数量，调节费时费力，产生的振动精度较低，仅能提供精度约为1微米的振动，无法产生低至纳米级的振动，无法满足高精度传感器标定和测试的需求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种一维闭环微纳米振动台，以期获得高精度的微纳振动，同时具有振幅和频率范围宽、输出振动重复性高、成本低、装调方便以及可以闭环控制的优势。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一维闭环微纳米振动台的结构特点是：

以铍铜簧片作为弹性部件，铍铜簧片的中央为圆形空腔，所述铍铜簧片利用呈十字分布的簧片螺钉固定在底座的上表面；工作台面置于所述铍铜簧片的上表面，并利用呈十字分布的台面螺钉固定在铍铜簧片上，构成弹性结构，使所述工作台面在水平面上获得限位，并能在竖直方向形成振动位移；

所述底座为底面封闭、顶面敞口的圆柱筒体，在圆柱筒体的底板上嵌装压电陶瓷致动器；在工作台面的底面固定设置转接板，所述转接板位于铍铜簧片的中央圆形空腔内，转接板与压电陶瓷致动器的位移输出头呈T形连接，由压电陶瓷致动器通过转接板驱动工作台面竖向运动；

在所述底座的圆柱筒体内安装迈克尔逊干涉仪，利用迈克尔逊干涉仪实时检测转接板的运动状态作为检测信号，信号处理及控制系统根据检测信号对压电陶瓷致动器输出控制信号，实现实验台的闭环控制。

本发明一维闭环微纳米振动台的结构特点也在于：所述压电陶瓷致动器在底座中的安装结构为：在底座的底板中央设置台阶孔，压电陶瓷致动器相吻合地嵌装在台阶孔中，使压电陶瓷致动器的外圆周面在台阶孔中得到支撑，限制压电陶瓷致动器的水平位移。

本发明一维闭环微纳米振动台的结构特点也在于：所述压电陶瓷致动器是由位移输出头、锁紧压板、压缩弹簧、堆叠压电陶瓷、外壳体，以及封装压电陶瓷致动器底座组成；通过锁紧压板和压缩弹簧的共同作用，向堆叠压电陶瓷施加预紧力，使堆叠压电陶瓷产生初始形变。