[发明专利]一种用于制备单光子探测器的自动切片机

说明书

技术领域

本发明涉及压电驱动的技术领域，具体涉及一种高精度压力驱动装置。

背景技术

自适应光学在可控激光核聚变系统、天文观测系统和医疗影像系统中都得到了重要应用。自适应光学系统中，变形镜是不可或缺的关键部件。其作用在于通过其自身的表面形貌来实时校正光学系统波相差，以达到更好的成像质量。而压电驱动单元是变形镜的核心单元，其工作方式和性能直接关系到变形镜的面形控制能力，进而影响到整个自适应光学系统的成像质量。

为了使得变形镜能获得复杂的面形，往往需要使用大量的压电驱动单元阵列。通常采用直接位移控制型压电驱动单元。位移控制型压电驱动单元的优点是其驱动结果直观，直接反应为面形局部形状的位移变化，但其缺点是各个驱动器间的间隙部分面形改变量与各个单元的位移量不成线性叠加关系，即存在非线性效应。单个驱动器的位移改变，会引起全局面形的变化，这给全局面形控制造成一定困难，而且必须密集排列压电驱动单元，以提高复杂面形的形成能力。

而在变形镜中，每一个控制单元对变形镜面的作用力对整个面形的变化量贡献却呈线性关系。这一方面降低了控制的难度，另一方面也可以减少控制单元的数量，以节约成本和系统复杂度。

此外，在一些特殊应用场合，譬如透射式变形镜，其控制点与位移目标点位置并不一致，位移式驱动器的直接位移驱动失去了其应有的意义，而其与压力式驱动器相比，又缺少易于控制的线性特性。因而高精度的压力式驱动器更具有优势。

发明内容

为了克服位移式压电驱动单元的非线性问题，一种方法就是将压电陶瓷的位移驱动转化为压力驱动，从而通过精确控制对被驱动单元的压力来达到精确控制被作用对象微位移的目的。

本发明的目的即是提供一种高精度的压力驱动装置，以期满足对变形镜的高精度线性控制需求，最终实现精确面形控制的目的。

本发明采用的技术方案为：一种高精度压力驱动装置，包括：压电陶瓷、方向导槽、弹性簧片、微位移探测器和安装底座；其中压电陶瓷放置于方向导槽中，方向导槽上端存在一个开孔，压电陶瓷的上端可从该开孔中部分伸出，方向导槽下端也存在一个开孔，用于与安装底座连接，压电陶瓷的下接触点与弹性簧片的中间刚性连接，使得弹性簧片接触点能随着压电陶瓷的下触点一起运动，弹性簧片两端可用固定螺丝固定于安装底座上，安装底座上存在一个用于安装微位移探测器的安装孔。

其中，存在一个弹性簧片，其采用弹性好、记忆性强的材料制作，并用弹性形变的大小来测算压力驱动装置的输出力大小。

其中，存在一个方向导槽，方向导槽上通过紧定螺丝使得压电陶瓷与方向导槽形成点接触，以减小摩擦力。

其中，存在一个安装底座，该安装底座采用地膨胀系数材料制作，以减少温度变化对输出作用力精度的影响。

其中，存在一个闭环控制回路，使得作用力输出端位置不断变化时，也可以获得稳定的作用力输出。

其中，输出作用力的精度通过理论计算和事先标定的“压力—微位移量”关系曲线来控制。

本发明的原理在于：

一种高精度的压力驱动装置，其中压电陶瓷放置于方向导槽中，方向导槽上端存在一个开孔，压电陶瓷的上端可从开孔中部分伸出，方向导槽下端也存在一个开孔，用于与安装底座连接。为了使得该装置更紧凑，避免压电陶瓷从方向导槽中脱落，也可以在导槽末端设计阻挡结构，当然该结构并非必需。压电陶瓷的下接触点与弹性簧片刚性连接，使得弹性簧片下接触点能随着压电陶瓷的下触点一起运动。为了使模型更简单，可以采用点接触方式，但不限于点接触方式。弹性簧片两端可用固定螺丝固定于安装底座上，安装底座上存在一个用于安装微位移探测器的安装孔。

压电陶瓷的作用在于实现超微量超快速的位移动作；弹性簧片的作用在于承受压电陶瓷的作用力，并产生相应的弹性形变，由于弹性簧片接触点的形变量必然与其受到的作用力成对应关系，对于同样的弹性簧片，其受到的作用力越大，其形变量也越大；微位移探测器的作用在于探测弹性簧片的形变量，从而解算出压电陶瓷所施加在弹性簧片上的力；忽略摩擦力和压电陶瓷自身重力的情形下，压电陶瓷施加于弹性簧片上的力也即是压电陶瓷施加在被作用对象上的力；方向导槽的目的在于束缚压电陶瓷1只能做其轴向方向的移动和轴向方向的伸长或缩短，而不能进行其它维度的任何运动。