
纳米位移台微小扫描出现锯齿的原因
纳米位移台在做微小扫描时出现锯齿,一般不是单一原因造成的,而是机械、驱动和控制多方面因素叠加的结果。不同品牌、不同结构的纳米位移台在低速和小位移段的表现差异很大,使用前需要结合具体型号判断,选型和调校都要看好。
常见的是摩擦和爬行效应。在极小位移、低速运动时,静摩擦占主导,位移台会出现“停一下、跳一下”的运动状态,反馈到扫描轨迹上就像锯齿。
驱动信号分辨率不足也会导致锯齿。驱动器的 DAC 分辨率有限,指令在微小步进时呈阶梯状输出,位移台实际运动就不连续,扫描曲线自然会出现周期性起伏。
传感器噪声和量化误差同样会放大问题。位移已经很小,传感器本身的噪声、非线性或分辨率限制,会被控制系统当成真实位移进行修正,造成反复微调,看起来就是锯齿。
闭环参数不合适也很常见。积分或比例增益过大时,系统在微位移段容易来回修正,形成高频抖动;增益过小又会导致跟随不连续,两种情况都会表现为扫描不平滑。
扫描速度设置不合理也会放大锯齿。速度太低时更容易落入爬行区,适当提高扫描速度,反而可能让轨迹更平滑。
外界振动和电噪声在微扫描时影响非常明显。地面振动、线缆拖拽力、驱动器或传感器的电噪声,都会在小位移尺度下直接体现成锯齿纹。