
纳米位移台滞回效应对噪音的放大作用
纳米位移台的滞回效应本身是一种非线性误差,但它在运行过程中也会间接放大噪音。其作用机制主要体现在以下几个方面:
1. 驱动信号与实际位移不一致
滞回意味着输入与输出存在相位差和路径依赖。控制器在闭环调节时会不断修正,产生频繁的小幅“超调—回拉”动作。这些快速的微调动作会引入高频机械振动,从而表现为噪音。
2. 摩擦力与滞回的叠加效应
在机械接触副(导轨、丝杠或压电陶瓷与支撑结构)中,滞回会导致运动不是平滑的,而是伴随“卡顿—释放”的非连续过程。摩擦力因此呈现突变形式,使得运动过程中摩擦噪声和冲击噪声被放大。
3. 共振与结构放大
滞回效应导致位移台在低速扫描时容易出现周期性微小震荡。这些震荡如果频率接近系统固有频率,会激发共振。共振效应不仅加剧噪音,还会加快导轨磨损。
4. 闭环控制增益过高的情况
在滞回显著时,控制器为了跟踪目标位置会提高补偿频率。高频补偿信号施加到驱动器,会在机械结构中转化为周期性噪音。特别是在压电驱动的位移台中,这种“电控噪音 → 机械噪音”的放大尤为明显。
5. 长时间运行的累积效应
滞回不仅带来噪音放大,还会使润滑膜受损更快,磨损颗粒增加,形成“噪音—磨损—更多噪音”的恶性循环。