
纳米位移台如何实现超长行程移动?
纳米位移台一般依靠压电陶瓷驱动器或精密电机实现运动,其单次行程往往受到材料变形量、驱动电压和结构设计的限制,通常在微米到毫米级范围。如果要实现超长行程移动,可以采用以下几种方法:
步进扫描(步进位移台):利用压电陶瓷的“爬行驱动”方式(stick-slip 或 inertial drive),通过连续的小步位移叠加,实现厘米甚至更长的位移范围。
复合驱动结构:将压电驱动与电机、丝杠、导轨等组合。电机实现大范围移动,压电元件负责微调和高精度定位,既兼顾长行程又保留纳米分辨率。
直线电机驱动:使用精密直线电机与光栅尺反馈,能实现几十毫米甚至上百毫米的运动,同时保持较高精度。
多级传递机构:通过齿轮、杠杆或柔性放大机构,将有限的压电位移放大到更长的行程,但这种方式可能会牺牲一定的刚性和分辨率。
闭环反馈控制:在超长行程下,误差容易累积,因此需要结合电容传感器、光学编码器或干涉仪等反馈系统来保持精度。
一般实验室里,如果你既要超长行程又要纳米精度,常用的方案是电机+压电复合驱动,大范围由电机移动,精细调整由压电完成。