[发明专利]一种快速反射镜系统中压电陶瓷驱动器的预紧装置及方法

权利要求书

1.一种快速反射镜系统中压电陶瓷驱动器的预紧装置，其特征在于：包括多组差动微调锁紧组件和多组位移传感器；

差动微调锁紧组件的数量与压电陶瓷驱动器的数量一致；每组差动微调锁紧组件包括差动螺杆、接触块和锁紧顶丝；所述差动螺杆通过螺纹配合安装在快速反射镜的镜座上；所述接触块位于压电陶瓷驱动器顶部的半球顶尖和差动螺杆之间，接触块的上端与差动螺杆通过螺纹配合连接，由差动螺杆带动接触块上下移动；所述锁紧顶丝用于锁紧接触块，防止接触块上下窜动；

所述位移传感器设置在靠近接触块和半球顶尖的位置，用于反馈在压电陶瓷驱动器的驱动下镜座待测点的位移变化量。

2.根据权利要求1所述的一种快速反射镜系统中压电陶瓷驱动器的预紧装置，其特征在于：所述预紧装置还包括多组弹簧预紧组件，弹簧预紧组件的数量与压电陶瓷驱动器的数量一致；每组弹簧预紧组件包括对称设置在压电陶瓷驱动器两侧的两个拉杆、两个弹簧、两个挂钩、两个挂钩固定座、两组锁紧螺母；其中拉杆安装在快速反射镜镜座上，挂钩固定座安装在快速反射镜系统的基座上；拉杆、弹簧、挂钩和锁紧螺母沿竖直方向从上至下依次串接，挂钩的下端从挂钩固定座穿过，锁紧螺母位于挂钩固定座下方；

弹簧预紧组件装配完成后、向压电陶瓷驱动器施加预紧力前，每组弹簧预紧组件中的弹簧均处于自由状态；通过旋转锁紧螺母向弹簧施加拉力。

3.根据权利要求2所述的一种快速反射镜系统中压电陶瓷驱动器的预紧装置，其特征在于：所述接触块的下端面设有V槽，V槽的形状与所述半球顶尖的形状相适配。

4.根据权利要求3所述的一种快速反射镜系统中压电陶瓷驱动器的预紧装置，其特征在于：所述锁紧螺母为双螺母。

5.根据权利要求4所述的一种快速反射镜系统中压电陶瓷驱动器的预紧装置，其特征在于：所述位移传感器设置在镜座上。

6.基于权利要求1所述的预紧装置的预紧方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)安装压电陶瓷驱动器：

①松开锁紧顶丝，旋出差动螺杆使接触块相对于快速反射镜的镜座上移，以增大压电陶瓷驱动器的安装空间；

②将压电陶瓷驱动器放置于接触块与快速反射镜系统的基座之间，调整差动螺杆，使接触块的V槽与压电陶瓷驱动器的半球顶尖接触并实现压电陶瓷驱动器的定心调整；

(2)施加定量预紧力F_p:

①旋转差动螺杆使接触块下移Δl_v后，利用锁紧顶丝锁紧接触块，防止接触块上下微小窜动；

②为保证所施加的预紧力为F_p，在调整过程中，上述步骤(2)①中Δl_v需满足以下关系式：

mlg+Δlvkfn+kfk=Fp;]]>

其中，m_l为快速反射镜负载质量；k为压电陶瓷驱动器的静态刚度；k_f为快速反射镜系统的柔性铰链的轴向拉压刚度；n为压电陶瓷驱动器的数量；

(3)重复上述步骤(1)和步骤(2)，依次完成所有压电陶瓷驱动器的安装和预紧力F_p的施加。

7.根据权利要求6所述预紧方法，其特征在于：还包括步骤(4)：重复上述步骤(2)，由位移传感器反馈压电陶瓷驱动器在受到不同大小的预紧力F_p时，压电陶瓷驱动器的位移，从而得到压电陶瓷驱动器在不同预紧力下的动态响应曲线。