本發(fā)明涉及壓電陶瓷控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

壓電陶瓷執(zhí)行器是一種精密執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其利用逆壓電效應(yīng)產(chǎn)生微米級(jí)乃至納米級(jí)分辨率的位移，從而實(shí)現(xiàn)微米級(jí)乃至納米級(jí)的高精度定位與伺服。壓電陶瓷執(zhí)行器主要是依據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的位移，因此驅(qū)動(dòng)電壓的精確性和穩(wěn)定性是影響壓電陶瓷執(zhí)行器定位準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素。但是，目前壓電陶瓷執(zhí)行器控制裝置大多僅適用于低頻環(huán)境，驅(qū)動(dòng)電壓的輸出功率較低，不能在高頻環(huán)境對(duì)電壓陶瓷執(zhí)行器進(jìn)行高精度控制，進(jìn)而限制了電壓陶瓷執(zhí)行器的適用范圍，如采用電壓陶瓷執(zhí)行器對(duì)掃描電子顯微鏡的掃描探針進(jìn)行高精度控制時(shí)，控制裝置輸出驅(qū)動(dòng)電壓的高頻性能將會(huì)直接影響掃描電子顯微鏡的成像質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，即為了解決壓電陶瓷執(zhí)行器控制裝置的響應(yīng)頻率低和驅(qū)動(dòng)電壓輸出功率小的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，以提高壓電陶瓷執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)電壓的輸出功率和工作頻率。

本發(fā)明中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)方案是：

所述系統(tǒng)包括微處理器、電壓放大驅(qū)動(dòng)電路和測(cè)量模塊；

所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與所述微處理器連接，輸出端與壓電陶瓷執(zhí)行器連接；所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路，用于對(duì)所述微處理器輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，并將所述功率放大后的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)發(fā)送至所述壓電陶瓷執(zhí)行器；

所述測(cè)量模塊的輸入端與所述壓電陶瓷執(zhí)行器連接，輸出端與所述微處理器連接；所述測(cè)量模塊，用于采集所述壓電陶瓷執(zhí)行器產(chǎn)生的實(shí)際位移信號(hào)，并將所述實(shí)際位移信號(hào)發(fā)送至微處理器；

所述微處理器，用于向所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路輸出所述壓電陶瓷執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，并依據(jù)所述實(shí)際位移信號(hào)與期望位移信號(hào)，修正所述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路包括誤差放大電路；所述誤差放大電路包括第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器；

所述第一運(yùn)算放大器的正輸入端與所述微處理器連接，輸出端與所述第二運(yùn)算放大器的正輸入端連接；所述第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端接地，輸出端的一個(gè)連接端子與所述壓電陶瓷執(zhí)行器連接，一個(gè)連接端子與第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端連接；

其中，所述第一運(yùn)算放大器包括低噪聲放大器，所述第二運(yùn)算放大器包括高功率放大器。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路還包括相位補(bǔ)償電路；所述相位補(bǔ)償電路包括第一補(bǔ)償電容、第二補(bǔ)償電容和隔離電阻；

其中，所述第一補(bǔ)償電容連接于所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路中第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端與輸出端之間；

所述第二補(bǔ)償電容與連接于所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路中第二運(yùn)算放大器的正輸入端與輸出端之間的反饋電阻并聯(lián)；

所述隔離電阻與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路還包括濾波電路和保護(hù)電路；

所述濾波電路包括一個(gè)電容或多個(gè)分別并聯(lián)的電容，所述濾波電路與所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路的供電端子和/或驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸入端子和/或驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸出端子連接；

所述保護(hù)電路包括穩(wěn)壓管電路和二極管；

其中，所述穩(wěn)壓管電路連接于所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路中第二運(yùn)算放大器的正輸入端與負(fù)輸入端之間；所述穩(wěn)壓管電路包括兩個(gè)并聯(lián)的穩(wěn)壓管支路，所述穩(wěn)壓管支路包括一個(gè)穩(wěn)壓管或多個(gè)串聯(lián)的穩(wěn)壓管，且所述兩個(gè)穩(wěn)壓管支路形成的電流通路的方向相反；

所述二極管分別與所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路中第一運(yùn)算放大器的輸出端和第二運(yùn)算放大器的輸出端連接。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路還包括連接于所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路中第一運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端與第二運(yùn)算放大器的輸出端之間的反饋補(bǔ)償電路；所述反饋補(bǔ)償電路包括并聯(lián)的電阻和電容。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述測(cè)量模塊包括惠斯通全橋應(yīng)變電路和前置放大電路；

其中，所述惠斯通全橋應(yīng)變電路，用于采集所述壓電陶瓷執(zhí)行器產(chǎn)生的實(shí)際位移信號(hào)；

所述前置放大電路，用于對(duì)所述實(shí)際位移信號(hào)進(jìn)行放大，并將所述放大后的實(shí)際位移信號(hào)發(fā)送至所述微處理器。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述系統(tǒng)還包括數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊連接于所述微處理器與電壓放大驅(qū)動(dòng)電路之間；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接于所述微處理器與測(cè)量模塊之間；

所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊包括數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和第一高精度基準(zhǔn)源；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，用于將所述微處理器輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并將所述模擬信號(hào)輸出至電壓放大驅(qū)動(dòng)電路；所述第一高精度基準(zhǔn)源，用于向所述數(shù)模轉(zhuǎn)換單元輸出基準(zhǔn)電壓；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和第二高精度基準(zhǔn)源；所述模數(shù)換換單元，用于將所述測(cè)量模塊輸出的實(shí)際位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將所述數(shù)字信號(hào)輸出至微處理器；所述第二高精度基準(zhǔn)源，用于向所述模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出基準(zhǔn)電壓。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述系統(tǒng)還包括用于向所述系統(tǒng)供電的電源模塊；所述電源模塊包括電壓轉(zhuǎn)換單元和第一正負(fù)可調(diào)電源單元；

其中，所述電壓轉(zhuǎn)換單元，用于將外部電源轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的第一直流電壓和第二直流電壓，并將所述第一直流電壓輸出到所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路，將所述第二直流電壓輸出到所述第一正負(fù)可調(diào)電源單元；所述第一直流電壓為所述電壓放大驅(qū)動(dòng)電路中驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的直流供電電源，所述第二直流電壓為所述微處理器、電壓放大驅(qū)動(dòng)電路、測(cè)量模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的直流供電電源；

所述第一正負(fù)可調(diào)電源單元，用于對(duì)所述第二直流電壓進(jìn)行電壓極性和電壓幅值調(diào)整，得到期望的直流電壓，并將所述期望的直流電壓輸出到所述系統(tǒng)的微處理器、電壓放大驅(qū)動(dòng)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述系統(tǒng)還包括用于向測(cè)量模塊供電的電橋激勵(lì)電路；所述電橋激勵(lì)電路包括第二正負(fù)可調(diào)電源單元、第三高精度基準(zhǔn)源和連接器；

所述第二正負(fù)可調(diào)電源單元與所述連接器連接，用于對(duì)所述第二直流電壓進(jìn)行電壓極性和電壓幅值調(diào)整，得到期望的直流電壓，并將所述期望的直流電壓輸出到所述連接器；

所述第三高精度基準(zhǔn)源與所述連接器連接，用于向所述連接器輸出基準(zhǔn)電壓；

所述連接器與所述測(cè)量模塊連接，用于將所述期望的直流電壓傳輸?shù)綔y(cè)量模塊。

進(jìn)一步地，本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案為：所述系統(tǒng)還包括顯示模塊；所述顯示模塊與微處理器連接，用于顯示壓電陶瓷執(zhí)行器的實(shí)時(shí)位移信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案至少具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，其電壓放大驅(qū)動(dòng)電路可以對(duì)微處理器輸出的壓電陶瓷執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率放大，使得壓電陶瓷執(zhí)行器可以在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)下對(duì)壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)高頻驅(qū)動(dòng)；同時(shí)，測(cè)量模塊將壓電陶瓷執(zhí)行器的位移信息反饋至微處理器，微處理器依據(jù)測(cè)量模塊的反饋信號(hào)不斷修正驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電陶瓷進(jìn)行高頻高精度控制。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中第一正負(fù)可調(diào)電源單元的電路原理圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的電路原理圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電路原理圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路的原理圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例中電橋激勵(lì)電路的原理圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例中直流信號(hào)均值示意圖；

圖9是本發(fā)明實(shí)施例中峰峰值波紋示意圖；

圖10是本發(fā)明實(shí)施例中高壓正弦信號(hào)頻率響應(yīng)示意圖；

圖11是本發(fā)明實(shí)施例中低壓正弦信號(hào)頻率響應(yīng)示意圖；

圖12是本發(fā)明實(shí)施例中壓電陶瓷執(zhí)行器的位移輸出示意圖；

其中，11：微處理器；12：電壓放大驅(qū)動(dòng)電路；13：測(cè)量模塊；14：壓電陶瓷執(zhí)行器；15：數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；16：模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；17：電源模塊；18：顯示模塊；21：第一運(yùn)算放大器；22：第二運(yùn)算放大器；31：直流輸入信號(hào)的均值測(cè)量曲線；32：直流輸出信號(hào)的均值測(cè)量曲線；33：直流輸入信號(hào)的峰峰值波紋測(cè)量曲線；34：直流輸出信號(hào)的峰峰值波紋測(cè)量曲線；35：高壓輸入正弦信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線；36：高壓輸出正弦信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線；37：低壓輸入正弦信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線；38：低壓輸出正弦信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

壓電陶瓷作為容性負(fù)載，當(dāng)壓電陶瓷執(zhí)行器的控制裝置響應(yīng)頻率較低時(shí)，控制裝置輸出的驅(qū)動(dòng)電壓功率也較低，從而限制了壓電陶瓷執(zhí)行器對(duì)壓電陶瓷進(jìn)行高頻精確驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明提供的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)為閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)，首先將經(jīng)功率放大后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出至壓電陶瓷執(zhí)行器，然后采集壓電陶瓷執(zhí)行器在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用下的位移信息，最后依據(jù)上述位移信息和期望的位移信息對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行修正，使得能夠在高驅(qū)動(dòng)電壓下以較高的頻率驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷執(zhí)行器。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明。

圖1示例性示出了本實(shí)施例中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，如圖所示，本實(shí)施例中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)可以包括微處理器11、電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12和測(cè)量模塊13。

其中，電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12的輸入端與微處理器11連接，輸出端與壓電陶瓷執(zhí)行器連接。本實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12可以用于對(duì)微處理器11輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)發(fā)送至壓電陶瓷執(zhí)行器。

測(cè)量模塊13的輸入端與壓電陶瓷執(zhí)行器連接，輸出端與微處理器11連接。本實(shí)施例中測(cè)量模塊13可以用于采集壓電陶瓷執(zhí)行器產(chǎn)生的實(shí)際位移信號(hào)，并將實(shí)際位移信號(hào)發(fā)送至微處理器11。

微處理器11可以用于向電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12輸出壓電陶瓷執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，并依據(jù)實(shí)際位移信號(hào)與期望位移信號(hào)，修正驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)。

本實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12可以對(duì)微處理器11輸出的壓電陶瓷執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率放大，使得壓電陶瓷執(zhí)行器可以在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)下對(duì)壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)高頻驅(qū)動(dòng)；同時(shí)，測(cè)量模塊13將壓電陶瓷執(zhí)行器的位移信息反饋至微處理器11，微處理器11依據(jù)測(cè)量模塊13的反饋信號(hào)不斷修正驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電陶瓷進(jìn)行高頻高精度控制。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12可以包括誤差放大電路，具體為：

圖5示例性示出了本實(shí)施例中誤差放大電路的結(jié)構(gòu)，如圖所示，本實(shí)施例中誤差放大電路可以包括第一運(yùn)算放大器21和第二運(yùn)算放大器22。其中，第一運(yùn)算放大器21的正輸入端與微處理器11連接，輸出端與第二運(yùn)算放大器22的正輸入端連接；第二運(yùn)算放大器22的負(fù)輸入端接地，輸出端的一個(gè)連接端子與壓電陶瓷執(zhí)行器連接，一個(gè)連接端子與第一運(yùn)算放大器21的負(fù)輸入端連接。進(jìn)一步地，依據(jù)第一運(yùn)算放大器21和第二運(yùn)算放大器22的連接關(guān)系，可以得到圖5所示誤差放大電路的放大倍數(shù)如下式(1)所示：

vout/vin＝(1+r2/r1)(1)

其中，vout為第一運(yùn)算放大器21的輸入電壓信號(hào)，vin為第二運(yùn)算放大器22的輸出信號(hào)，r1為第一運(yùn)算放大器21的負(fù)輸入端與地電位之間的等效電阻，r2為第一運(yùn)算放大器21的負(fù)輸入端第二運(yùn)算放大器22的輸出端之間的等效電阻。

本實(shí)施例中第一運(yùn)算放大器21和第二運(yùn)算放大器22的復(fù)合結(jié)構(gòu)為誤差放大式電路，其中，第一運(yùn)算放大器21可以采用高精度的低噪聲放大器以降低第一運(yùn)算放大器21的輸入失調(diào)電壓，第二運(yùn)算放大器22可以采用高壓、大功率的運(yùn)算放大器，如高功率放大器，以降低驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的波紋并提高驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的頻率響應(yīng)范圍。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12還可以包括相位補(bǔ)償電路，具體為：本實(shí)施例中相位補(bǔ)償電路可以包括第一補(bǔ)償電容、第二補(bǔ)償電容和隔離電阻。

其中，第一補(bǔ)償電容連接于電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12中第一運(yùn)算放大器21的負(fù)輸入端與第一運(yùn)算放大器21的輸出端之間；第二補(bǔ)償電容與連接于電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12中第二運(yùn)算放大器22的正輸入端與第二運(yùn)算放大器22的輸出端之間的反饋電阻并聯(lián)；隔離電阻與第二運(yùn)算放大器22的輸出端連接。

本實(shí)施例中通過(guò)設(shè)置第一補(bǔ)償電容和第二補(bǔ)償電容，可以在電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12的感性元件引起相位偏差時(shí)進(jìn)行容性補(bǔ)償，改善電路電壓特性；通過(guò)設(shè)置隔離電阻可以對(duì)第二運(yùn)算放大器22的輸出電壓進(jìn)行降級(jí)，避免發(fā)生短路故障。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12還可以包括濾波電路和保護(hù)電路，具體為：

本實(shí)施例中濾波電路可以包括一個(gè)電容或多個(gè)分別并聯(lián)的電容，濾波電路與電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12的供電端子和/或驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸入端子和/或驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸出端子連接；

本實(shí)施例中保護(hù)電路可以包括穩(wěn)壓管電路和二極管。

其中，穩(wěn)壓管電路連接于電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12中第二運(yùn)算放大器22的正輸入端與第二運(yùn)算放大器22的負(fù)輸入端之間。本實(shí)施例中穩(wěn)壓管電路可以包括兩個(gè)并聯(lián)的穩(wěn)壓管支路，每個(gè)穩(wěn)壓管支路可以包括一個(gè)穩(wěn)壓管，也可以包括多個(gè)串聯(lián)的穩(wěn)壓管。同時(shí)，兩個(gè)并聯(lián)的穩(wěn)壓管支路形成的電流通路的方向相反，例如，每個(gè)穩(wěn)壓管支路分別包括一個(gè)穩(wěn)壓管時(shí)，兩個(gè)穩(wěn)壓管反向并聯(lián)。本實(shí)施例中通過(guò)在第二運(yùn)算放大器22輸入端之間設(shè)置穩(wěn)壓管電路，可以防止其正輸入端和負(fù)輸入端承受大電壓沖擊時(shí)造成損壞。

二極管分別與電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12中第一運(yùn)算放大器21的輸出端和第二運(yùn)算放大器21的輸出端連接，本實(shí)施例中通過(guò)在運(yùn)算放大器的輸出端設(shè)置二極管可以防止電壓反向或電壓過(guò)大等問(wèn)題造成運(yùn)算放大器損壞。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12還可以包括反饋補(bǔ)償電路，具體為：本實(shí)施例中反饋補(bǔ)償電路連接于電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12中第一運(yùn)算放大器21的負(fù)輸入端與第二運(yùn)算放大器22的輸出端之間，同時(shí)可以包括并聯(lián)的電阻和電容，形成一路電阻反饋電路和一路電容反饋電路，以對(duì)第一運(yùn)算放大器21進(jìn)行雙通道反饋補(bǔ)償。

優(yōu)選的，本實(shí)施例提供了一種壓放大驅(qū)動(dòng)電路12的優(yōu)選技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)其進(jìn)行具體說(shuō)明。

圖6示例性示出了本實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)，如圖所示，本實(shí)施例中第一運(yùn)算放大器采用高精度、低噪聲的運(yùn)算放大器opa2227，第二運(yùn)算放大器采用高壓、大功率的運(yùn)算放大器pa96。

運(yùn)算放大器opa2227的正輸入端ina+為微處理器輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接收端，運(yùn)算放大器opa2227的負(fù)輸入端inb-的一個(gè)連接端子通過(guò)電阻r1接地，另一個(gè)連接端子與運(yùn)算放大器pa96的輸出端outd連接。運(yùn)算放大器opa2227的輸出端outb與運(yùn)算放大器pa96的正輸入端in+連接。

其中，反饋補(bǔ)償電路連接與負(fù)輸入端inb-與輸出端outd之間，包括并聯(lián)的電阻r8和電容c14。第一補(bǔ)償電容c3連接于運(yùn)算放大器opa2227的負(fù)輸入端inb-與輸出端outb之間；第二補(bǔ)償電容c8與電阻r3并聯(lián)，電阻r3連接與運(yùn)算放大器pa96的負(fù)輸入端in-與輸出端outc之間；隔離電阻r4連接于運(yùn)算放大器pa96的輸出端outc與outd之間，隔離電阻r5與輸出端outd連接。

其中，本實(shí)施例中包括多個(gè)濾波電路，具體是：電容c1和c2并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c4和c5并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c6和c7并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c9和c10并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c11和c12并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，及電容c15和c16并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。

其中，本實(shí)施例中穩(wěn)壓管電路包括由穩(wěn)壓管d3、d4、d5和d6構(gòu)成的穩(wěn)壓管電路。二極管包括二極管d1、d2、d7和d8。

本實(shí)施例中電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12中驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的直流供電電源為150v，采用運(yùn)算放大器opa2227和運(yùn)算放大器pa96，可以將0v～10v的電壓信號(hào)放大為0v～110v的功率電壓，作為壓電陶瓷執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電壓。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中測(cè)量模塊13可以包括下述結(jié)構(gòu)，具體為：

本實(shí)施例中測(cè)量模塊13可以包括惠斯通全橋應(yīng)變電路和前置放大電路。其中，惠斯通全橋應(yīng)變電路可以用于采集壓電陶瓷執(zhí)行器產(chǎn)生的位移信息，將該位移信息準(zhǔn)換為電壓信號(hào)，即實(shí)際位移信號(hào)，并將該電壓信號(hào)發(fā)送至前置放大電路。前置放大電路可以用于對(duì)實(shí)際位移信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大后的實(shí)際位移信號(hào)發(fā)送至微處理器11。本實(shí)施例中前置放大器可以采用放大器amp002，對(duì)惠斯通全橋應(yīng)變電路采集的位移信號(hào)進(jìn)行放大。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)還可以包括數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16，具體為：

1、數(shù)模轉(zhuǎn)換模

如圖1所示，本實(shí)施例中數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15連接于微處理器11與電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12之間，并可以包括數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和第一高精度基準(zhǔn)源。其中，數(shù)模轉(zhuǎn)換單元可以用于將微處理器11輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并將模擬信號(hào)輸出至電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12；第一高精度基準(zhǔn)源可以用于向數(shù)模轉(zhuǎn)換單元輸出高精度的基準(zhǔn)電壓，使得數(shù)模轉(zhuǎn)換單元可以產(chǎn)生精確的模擬電壓。

優(yōu)選的，本實(shí)施例提供了一種數(shù)模轉(zhuǎn)換模15的優(yōu)選技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)其進(jìn)行具體說(shuō)明。

圖3示例性示出了本實(shí)施例中數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的電路原理，如圖所示，本實(shí)施例中數(shù)模轉(zhuǎn)換單元采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器ad669，其為16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以并行輸入并具有靈活的單極性和雙極性輸出功能。第一高精度基準(zhǔn)源采用基準(zhǔn)源芯片ad688，其可以向數(shù)模轉(zhuǎn)換器ad669輸出±10v的基準(zhǔn)電壓，并具有誤差小、漂移低的優(yōu)點(diǎn)。

如圖3所示，本實(shí)施例中還包括多個(gè)濾波電路，具體是：電容c18和c19并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c20和c21并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c23和c24并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c25和c26并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，及電容c27和c28并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。其中，各濾波電路中一個(gè)電容采用0.1uf的無(wú)極性電容，另一個(gè)電容采用10uf的無(wú)極性電容。本實(shí)施例中通過(guò)在數(shù)模轉(zhuǎn)換器ad669和基準(zhǔn)源芯片ad688的供電引腳設(shè)置濾波電路，可以保證數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15準(zhǔn)確采集數(shù)字信號(hào)，提高信號(hào)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例中通過(guò)在微處理器11與電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12之間設(shè)置數(shù)模轉(zhuǎn)換器15，可以將微處理器11輸出的數(shù)字信號(hào)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，以便電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12對(duì)該模擬信號(hào)進(jìn)行功率放大。

2、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊

如圖1所示，本實(shí)施例中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16連接于微處理器11與測(cè)量模塊13之間，并可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換單元和第二高精度基準(zhǔn)源。其中，模數(shù)換換單元可以用于將測(cè)量模塊13輸出的實(shí)際位移信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)輸出至微處理器11；第二高精度基準(zhǔn)源可以用于向模數(shù)轉(zhuǎn)換單元輸出高精度的基準(zhǔn)電壓，使得模數(shù)轉(zhuǎn)換單元可以準(zhǔn)確采集實(shí)際位移信號(hào)的模擬信號(hào)。

優(yōu)選的，本實(shí)施例提供了一種模數(shù)轉(zhuǎn)換模16的優(yōu)選技術(shù)方案，，下面結(jié)合附圖對(duì)其進(jìn)行具體說(shuō)明。

圖4示例性示出了本實(shí)施例中模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的電路，如圖所示，本實(shí)施例中模數(shù)轉(zhuǎn)換單元可以采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad7693，其為16位、逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，吞吐速率可以達(dá)到500ksps。第二高精度基準(zhǔn)源可以采用基準(zhǔn)源芯片adr421，其可以向模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad7693提供高精度、低噪聲的2.50v的基準(zhǔn)電壓。

如圖4所示，本實(shí)施例中還包括多個(gè)濾波電路，具體是：電容c1和c2并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c14和c15并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c16和c17并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路、電容c4和c5并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，及電容c7和c8并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。其中，各濾波電路中一個(gè)電容采用0.1uf的無(wú)極性電容，另一個(gè)電容采用10uf的無(wú)極性電容。本實(shí)施例中通過(guò)在模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad7693和基準(zhǔn)源芯片adr421的供電引腳設(shè)置濾波電路，可以保證模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16準(zhǔn)確采集模擬信號(hào)，提高信號(hào)轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性。

本實(shí)施例中通過(guò)在微處理器11與測(cè)量模塊13之間設(shè)置數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊16，可以將測(cè)量模塊13輸出的模擬信號(hào)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以便微處理器11準(zhǔn)確地計(jì)算壓電陶瓷執(zhí)行器的位移誤差，進(jìn)而修正電陶瓷執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電壓。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)還可以包括電源模塊17，具體為：

本實(shí)施例中電源模塊17可以包括電壓轉(zhuǎn)換單元和第一正負(fù)可調(diào)電源單元，如圖1所示，電源模塊17可以用于向壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)供電。

1、電壓轉(zhuǎn)換單元

本實(shí)施例中電壓轉(zhuǎn)換單元可以用于將外部電源轉(zhuǎn)換為預(yù)設(shè)的第一直流電壓和第二直流電壓，并將第一直流電壓輸出到電壓放大驅(qū)動(dòng)電路，將第二直流電壓輸出到第一正負(fù)可調(diào)電源單元。

其中，第一直流電壓為電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12中驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的直流供電電源，第二直流電壓為微處理器11、電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12、測(cè)量模塊13、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16的直流供電電源。本實(shí)施例中第一直流電壓可以設(shè)定為±24v，第二直流電壓可以設(shè)定為150v，電壓放大驅(qū)動(dòng)電路11可以將0～10v的電壓信號(hào)放大為0～110v的功率電壓，作為壓電陶瓷執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電壓。

2、第一正負(fù)可調(diào)電源單元

本實(shí)施例中第一正負(fù)可調(diào)電源單元可以用于對(duì)第二直流電壓進(jìn)行電壓極性和電壓幅值調(diào)整，得到期望的直流電壓，并將期望的直流電壓輸出到微處理器11、電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16，對(duì)微處理器11、電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16內(nèi)各元件進(jìn)行供電。

圖2示例性示出了本實(shí)施例中第一正負(fù)可調(diào)電源單元的電路原理，如圖所示，本實(shí)施例中第一正負(fù)可調(diào)電源單元可以包括三端直流穩(wěn)壓器lm317、三端直流穩(wěn)壓器lm337、電位器r2、電位器r3和濾波電路。其中，三端直流穩(wěn)壓器lm337的輸出電壓可以為1.2v～3.7v，三端直流穩(wěn)壓器lm337輸出電壓可以為-1.2v～-3.7v。本實(shí)施例中可以通過(guò)調(diào)整電位器r2和電位器r3，使得第一正負(fù)可調(diào)電源單元將直流輸入電源轉(zhuǎn)換為不同極性、不同幅值的直流穩(wěn)壓電源。

如圖3、4和6所示，當(dāng)?shù)诙绷麟妷簽椤?4v時(shí)，可以調(diào)整電位器r2和電位器r3，將±24v直流輸入電源轉(zhuǎn)換為+3.3v、+5v、-5v、+15v、-15v五個(gè)直流穩(wěn)壓電源。其中，+5v、+15v、-15v可以輸出至數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15，對(duì)其各元件進(jìn)行供電；+3.3v、+5v、-5v、+15v可以輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16，對(duì)其各元件進(jìn)行供電；+15v、-15v可以輸出至電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12，對(duì)其各元件進(jìn)行供電；+5v、+3.3v可以輸出至微處理器，對(duì)微處理器11進(jìn)行供電。

如圖2所示，本實(shí)施例中第一正負(fù)可調(diào)電源單元輸入端的濾波電路可以包括電容c1和c3并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，及電容c7和c9并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。各濾波電路中一個(gè)電容采用0.1uf的無(wú)極性電容，另一個(gè)電容采用470uf的無(wú)極性電容。本實(shí)施例中通過(guò)在第一正負(fù)可調(diào)電源單元輸入端設(shè)置濾波電路，可以保證第一正負(fù)可調(diào)電源單元的獲得更加穩(wěn)定的直流電壓。

如圖2所示，本實(shí)施例中第一正負(fù)可調(diào)電源單元輸出端的濾波電路可以包括電容c4和c2并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，及電容c10和c8并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。各濾波電路中一個(gè)電容采用0.1uf的無(wú)極性電容，另一個(gè)電容采用220uf的無(wú)極性電容。本實(shí)施例中通過(guò)在第一正負(fù)可調(diào)電源單元輸出端設(shè)置濾波電路，可以保證第一正負(fù)可調(diào)電源單元的輸出更加穩(wěn)定的直流電壓。

優(yōu)選的，本實(shí)施例還提供了一種用于向測(cè)量模塊13供電的電橋激勵(lì)電路，該電橋激勵(lì)電路可以向測(cè)量模塊中的惠斯通全橋應(yīng)變電路提供激勵(lì)電壓，并向前置放大電路供電。下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)施例中的一種電橋激勵(lì)電路進(jìn)行具體說(shuō)明。

圖7示例性示出了本實(shí)施例中電橋激勵(lì)電路的原理，如圖所示，本實(shí)施例中電橋激勵(lì)電路可以包括第二正負(fù)可調(diào)電源單元、第三高精度基準(zhǔn)源和連接器。

其中，第二正負(fù)可調(diào)電源單元與連接器連接，可以用于對(duì)第二直流電壓進(jìn)行電壓極性和電壓幅值調(diào)整，得到期望的直流電壓，并將期望的直流電壓輸出到連接器和第三高精度基準(zhǔn)源。如圖7所示，本實(shí)施例中第二正負(fù)可調(diào)電源單元可以包括三端直流穩(wěn)壓器lm317、三端直流穩(wěn)壓器lm337、電位器r3、電位器r5和濾波電路。其中，三端直流穩(wěn)壓器lm337的輸出電壓可以為1.2v～3.7v，三端直流穩(wěn)壓器lm337輸出電壓可以為-1.2v～-3.7v。本實(shí)施例中可以通過(guò)調(diào)整電位器r3和電位器r5，使得第二正負(fù)可調(diào)電源單元將直流輸入電源轉(zhuǎn)換為不同極性、不同幅值的直流穩(wěn)壓電源。

如圖7所示，本實(shí)施例中第二正負(fù)可調(diào)電源單元輸入端的濾波電路可以包括電容c3和c5并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，及電容c10和c12并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。各濾波電路中一個(gè)電容采用0.1uf的無(wú)極性電容，另一個(gè)電容采用470uf的無(wú)極性電容。本實(shí)施例中通過(guò)在第二正負(fù)可調(diào)電源單元輸入端設(shè)置濾波電路，可以保證第二正負(fù)可調(diào)電源單元的獲得更加穩(wěn)定的直流電壓。

如圖7所示，本實(shí)施例中第二正負(fù)可調(diào)電源單元輸出端的濾波電路可以包括電容c6和c4并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路，及電容c13和c11并聯(lián)構(gòu)成的濾波電路。各濾波電路中一個(gè)電容采用0.1uf的無(wú)極性電容，另一個(gè)電容采用220uf的無(wú)極性電容。本實(shí)施例中通過(guò)在第二正負(fù)可調(diào)電源單元輸出端設(shè)置濾波電路，可以保證第二正負(fù)可調(diào)電源單元的輸出更加穩(wěn)定的直流電壓。

第三高精度基準(zhǔn)源與連接器連接，可以用于向連接器輸出基準(zhǔn)電壓。當(dāng)?shù)诙绷麟妷簽椤?4v時(shí)，可以調(diào)整電位器r3和電位器r5，將±24v直流輸入電源轉(zhuǎn)換為+15v、-15v兩個(gè)直流穩(wěn)壓電源。其中，+15v可以輸出至第三高精度基準(zhǔn)源，對(duì)其各元件進(jìn)行供電，第三高精度基準(zhǔn)源向連接器輸出+2.5v的基準(zhǔn)電壓。其中，本實(shí)施例中第三高精度基準(zhǔn)源采用基準(zhǔn)源芯片adr421。

連接器與測(cè)量模塊連接，可以用于將期望的直流電壓傳輸?shù)綔y(cè)量模塊。其中，期望的直流電壓可以通過(guò)調(diào)整電位器r3和電位器r5得到。例如，如圖7所示，通過(guò)調(diào)整電位器r3和電位器r5，可以將±24v直流輸入電源轉(zhuǎn)換為+15v、-15v兩個(gè)直流穩(wěn)壓電源，并將其輸出到連接器的引腳2和引腳3。

本實(shí)施例中通過(guò)電橋激勵(lì)電路對(duì)測(cè)量模塊13進(jìn)行單獨(dú)供電，可以減少測(cè)量模塊13與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)內(nèi)其他模塊的相互影響，提高測(cè)量模塊13的供電可靠性，進(jìn)而提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)還可以包括顯示模塊18，具體為：如圖1所示，顯示模塊18與微處理器11連接，可以用于顯示壓電陶瓷執(zhí)行器的實(shí)時(shí)位移信息。本實(shí)施例中顯示模塊18采用pc機(jī)。

下面以本發(fā)明提供的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案為例，并結(jié)合附圖，對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行效果驗(yàn)證。

如圖1所示，本實(shí)施例中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括微處理器11、電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12、測(cè)量模塊13、壓電陶瓷執(zhí)行器14、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16、電源模塊17和顯示模塊18。

其中，微處理器11包括數(shù)字信號(hào)控制器stm32f407，并通過(guò)該數(shù)字信號(hào)控制器stm32f407向模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)控制器stm32f407具有32位armcortex-m4內(nèi)核，工作頻率最高可以達(dá)到168mhz。壓電陶瓷執(zhí)行器14為thorlabs公司生產(chǎn)的壓電陶瓷執(zhí)行器pzs001，該壓電陶瓷執(zhí)行器pzs001的最高驅(qū)動(dòng)電壓為150v，最大位移為17.4um。

電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12包括圖6所示的電壓放大驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)；測(cè)量模塊13可以采用壓電陶瓷執(zhí)行器pzs001集成的傳感器，也可以采用上述技術(shù)方案提出的測(cè)量模塊；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15包括圖3所示的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16包括圖4所示的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)；電源模塊17包括圖2所示的第一正負(fù)可調(diào)電源單元，同時(shí)也可以包括圖7所示的電橋激勵(lì)電路；顯示模塊18包括液晶顯示屏。

本實(shí)施例中外部電源包括兩個(gè)一體化線性電源：一個(gè)一體化線性電源用于向電壓放大驅(qū)動(dòng)電路提供第一直流電壓，即作為驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的直流供電電源；另一個(gè)一體化線性電源用于向第一正負(fù)可調(diào)電源單元提供第二直流電壓，即作為微處理器11、電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12、測(cè)量模塊13、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16的直流供電電源。

本實(shí)施例中壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的工作過(guò)程為：

1、控制電源模塊17對(duì)外部電源進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換，向系統(tǒng)供電。

2、控制微處理器11向數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15輸出電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15將該電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并將該模擬信號(hào)輸出到電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12。

3、壓放大驅(qū)動(dòng)電路12對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15輸出的電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行功率放大，并將功率放大后的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)輸出至壓電陶瓷執(zhí)行器14。壓電陶瓷執(zhí)行器14在該功率放大后的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的作用下動(dòng)作，產(chǎn)生相應(yīng)的位移。

4、測(cè)量模塊13采集壓電陶瓷執(zhí)行器14產(chǎn)生的位移信息，并將該位移信息轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，即實(shí)際位移信號(hào)，輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16。

5、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16將測(cè)量模塊13輸出的實(shí)際位移信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將該數(shù)字信號(hào)輸出至微處理器11。

6、微處理器11計(jì)算模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊16輸出的信號(hào)與其期望值的偏差，依據(jù)該偏差修正向數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊15輸出電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以便進(jìn)一步地調(diào)整壓電陶瓷執(zhí)行器14的執(zhí)行動(dòng)作。

本實(shí)施例中分別對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行直流測(cè)試和交流測(cè)試，具體包括：

1、直流測(cè)試

控制微處理器輸出0v～10v的直流驅(qū)動(dòng)信號(hào)，利用示波器測(cè)量經(jīng)電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12實(shí)際輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)。

圖8示例性示出了本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的均值，圖9示例性示出了本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的峰峰值波紋。其中，曲線31為直流輸入信號(hào)的均值測(cè)量曲線、曲線32為直流輸出信號(hào)的均值測(cè)量曲線、曲線33為直流輸入信號(hào)的峰峰值波紋測(cè)量曲線，曲線34為直流輸出信號(hào)的峰峰值波紋測(cè)量曲線。如圖8所示，直流輸入信號(hào)的均值為10v，直流輸出信號(hào)的均值為113v。如圖9所示，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)的峰峰值波紋均小于10mv，該壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定、精準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)能力。

2、交流測(cè)試

(1)控制微處理器輸出峰峰值為110v、偏置電壓為55v的正弦波信號(hào)，利用示波器測(cè)量經(jīng)電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12實(shí)際輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)。

圖10示例性示出了本實(shí)施例中高壓正弦信號(hào)頻率響應(yīng)曲線，其中，曲線35為高壓輸入正弦信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線，其橫坐標(biāo)的每個(gè)間隔表示10us，縱坐標(biāo)的每個(gè)間隔表示4v；曲線36為高壓輸出正弦信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線，其橫坐標(biāo)的每個(gè)間隔表示10us，縱坐標(biāo)的每個(gè)間隔表示1v。如圖10所示，本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)頻率可達(dá)到1.2kkz。

(2)控制微處理器輸出峰峰值為10v、偏置電壓為5v的正弦波信號(hào)，利用示波器測(cè)量經(jīng)電壓放大驅(qū)動(dòng)電路12實(shí)際輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)。

圖11示例性示出了本實(shí)施例中低壓正弦信號(hào)頻率響應(yīng)曲線，其中，曲線37為低壓輸入正弦信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線，其橫坐標(biāo)的每個(gè)間隔表示4us，縱坐標(biāo)的每個(gè)間隔表示0.4v；曲線38為低壓輸出正弦信號(hào)的頻率響應(yīng)曲線，其橫坐標(biāo)的每個(gè)間隔表示4us，縱坐標(biāo)的每個(gè)間隔表示0.1v。如圖10所示，本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)頻率可達(dá)到3kkz。

圖12示例性示出了本實(shí)施例中壓電陶瓷執(zhí)行器的位移曲線，其中，橫坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)電壓，縱坐標(biāo)為位移。如圖所示，本實(shí)施例中壓電陶瓷執(zhí)行器在壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)作用，其產(chǎn)生的位移具有遲滯性。綜上所述，該壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)具高頻率、大功率的驅(qū)動(dòng)能力。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以對(duì)實(shí)施例中的設(shè)備中的模塊進(jìn)行自適應(yīng)性地改變并且把它們?cè)O(shè)置在與該實(shí)施例不同的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備中。可以把實(shí)施例中的模塊或單元或組件組合成一個(gè)模塊或單元或組件，以及此外可以把它們分成多個(gè)子模塊或子單元或子組件。除了這樣的特征和/或過(guò)程或者單元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何組合對(duì)本說(shuō)明書(shū)(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的所有特征以及如此公開(kāi)的任何方法或者設(shè)備的所有過(guò)程或單元進(jìn)行組合。除非另外明確陳述，本說(shuō)明書(shū)(包括伴隨的權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的每個(gè)特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征來(lái)代替。

此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，盡管在此所述的一些實(shí)施例包括其它實(shí)施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實(shí)施例的特征的組合意味著處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)并且形成不同的實(shí)施例。例如，在下面的權(quán)利要求書(shū)中，所要求保護(hù)的實(shí)施例的任意之一都可以以任意的組合方式來(lái)使用。

應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下可設(shè)計(jì)出替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號(hào)之間的任何參考符號(hào)構(gòu)造成對(duì)權(quán)利要求的限制。單詞“包含”不排除存在未列在權(quán)利要求中的元件或步驟。位于元件之前的單詞“一”或“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的pc來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的若干個(gè)可以是通過(guò)同一個(gè)硬件項(xiàng)來(lái)具體體現(xiàn)。單詞第一、第二、以及第三等的使用不表示任何順序?？蓪⑦@些單詞解釋為名稱。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。