[发明专利]压电致动器的电压的确定与施加

说明书

本发明涉及一种用于压电致动器(PEA)的电压的确定和施加以实现给定设定位移的方法和致动器系统。该方法涉及确定PEA位移测量结果(d)和电压(V)之间的关系d_cal(V)，以及转换时间(tt)和电压之间的关系tt_cal(V)，并结合所确定的关系来计算在初始校准过程中位移测量结果和转换时间之间的关系d(tt)。这种关系是PEA的特征，并且通过在PEA的反复偏压后确定新关系tt_new(V)，可以通过将tt_new(V)代入已算出的d(tt)来计算补偿关系d_c(V)。补偿关系d_c(V)补偿了由于磨损引起的压电蠕变效应，并且可用于直接确定将施加的电压，或用于其他补偿算法。

技术领域

本发明涉及压电致动器(PEA)和与所述PEA有关的系统，特别是本发明涉及所述系统中非线性现象的补偿。

背景技术

WO2017/118732描述了一种用于控制压电负载充电的电子电路，该压电负载被设置为可变形透镜中的致动器。

迟滞和压电蠕变是PEA的常见问题。压电蠕变是晶畴在恒定输入电压下随时间缓慢重组的表达。如果改变PZT的工作电压，在电压变化完成后，剩余极化强度继续变化，表现为缓慢蠕变。在闭环设置中—其中在反馈回路中根据期望值反复检查输出，以校正施加在PEA上的电压—它们可以相对容易地得到补偿。然而，代价是时间和功率消耗，其对于许多应用来说是不利的。

已经提出了针对迟滞和蠕变的开环补偿的几种方法，参见Changhai等人的“Hysteresis and creep compensation for piezoelectric actuator in open-loopoperation”，Sensors and Actuators A 122(2005)124-130。这些方法是不利的，因为它们难以在ASIC中实现。

本发明是现有技术的一种替代方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于对PEA中的蠕变和/或迟滞进行开环补偿的方法和系统，该方法和系统特别适合于需要低功耗地快速运行的致动器系统。

本发明的另一个目的是提供用于可调焦透镜组件的上述方法和系统。

在第一方面，本发明提供了一种用于压电致动器(PEA)的电压确定和施加以实现给定设定位移的方法，该方法包括：

-在初始校准过程中，确定PEA位移测量结果(d)和电压(V)之间的关系d_cal(V)以及转换时间(tt)和电压之间的关系tt_cal(V)，其中转换时间是施加于PEA上的两个电压V_A和V_B之间的充电或放电时间ΔT，并且其中所述关系是针对增大电压和减小电压两者来确定的，以标测迟滞，并且结合所确定的关系来计算位移测量结果与转换时间之间的关系d(tt)；

-经过PEA的反复偏压后，确定转换时间和电压之间的新关系tt_new(V)，并将tt_new(V)代入计算出的d(tt)以计算补偿关系d_c(V)；

-提供定点位移测量结果d_sp或电压V_s；

-利用补偿关系d_c(V)确定将施加于PEA以实现d_sp或由V_s导出的位移测量结果的电压测量；

-向PEA施加所确定的电压。

在本描述中，PEA位移测量结果是PEA位移的任何直接或间接测量结果，诸如与之成比例的参数，或与之有已知关系的参数。在PEA控制可调谐透镜的情况下，位移测量结果可以是光功率、锐度分数、焦距等。