壓電陶瓷微小位移的測(cè)量裝置簡(jiǎn)介

壓電陶瓷是一種能夠?qū)?a href="http://www.wenjunhu.com/v/tag/1472/" target="_blank">機(jī)械能和電能互相轉(zhuǎn)換的功能陶瓷材料，屬于無(wú)機(jī)非金屬材料，壓電陶瓷具有敏感的特性，可以將極其微弱的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，可用于聲吶系統(tǒng)、氣象探測(cè)、遙測(cè)環(huán)境保護(hù)、家用電器等等。壓電陶瓷經(jīng)過(guò)電壓驅(qū)動(dòng)后，會(huì)發(fā)生微小位移，為了檢測(cè)壓電陶瓷的性能，通常需要檢測(cè)在不同電壓情況下，壓電陶瓷所產(chǎn)生的微位移大小，傳統(tǒng)的壓電陶瓷位移測(cè)量方法有兩種，分別是機(jī)械測(cè)量法和電渦流位移計(jì)法，其中，機(jī)械測(cè)量法在測(cè)量位移時(shí)，相對(duì)誤差比較大、操作復(fù)雜，而電渦流位移計(jì)測(cè)量法，受電磁干擾影響比較大。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，使壓電陶瓷位移測(cè)量更加精準(zhǔn)，在通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)積累和測(cè)試、進(jìn)一步改進(jìn)后得到了一種方便操作、誤差小的測(cè)量壓電陶瓷微小位移的裝置。

這種測(cè)量壓電陶瓷微小位移的裝置，包括計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、電壓放大器、壓電陶瓷和相移干涉裝置。計(jì)算機(jī)通過(guò)控制數(shù)據(jù)采集卡輸出范圍在0V至5V內(nèi)的線性電壓，顯然的，也可以是非線性電壓，然后通過(guò)電壓放大器將電壓放大以驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷的運(yùn)動(dòng)，本優(yōu)選電壓放大器為40倍電壓放大器，壓電陶瓷位移使得相移干涉裝置中的光路產(chǎn)生相移，CCD圖像傳感器采集相移干涉圖像傳給計(jì)算機(jī)處理。將采集的相移干涉圖中干涉圖之間的相移量提取，提取相移干涉條紋圖中中心圓區(qū)域不足一個(gè)條紋的數(shù)據(jù)，設(shè)該數(shù)據(jù)共包括T個(gè)像素點(diǎn)，并對(duì)T個(gè)像素點(diǎn)的光強(qiáng)數(shù)據(jù)作求和處理。

下面圖為這種測(cè)量壓電陶瓷微小位移的裝置的示意圖：

圖1是這種測(cè)量壓電陶瓷微小位移的裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是這種測(cè)量壓電陶瓷微小位移的裝置相移干涉裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是CCD圖像傳感器采集的相移干涉條紋圖

圖4（a）是相移干涉條紋圖中心圓光強(qiáng)數(shù)據(jù)分布圖

圖4（b）是壓電陶瓷產(chǎn)生位移的運(yùn)動(dòng)軌跡圖

這種測(cè)量壓電陶瓷微小位移的裝置，運(yùn)用相移干涉原理進(jìn)行光路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)相移干涉裝置采集相移干涉圖數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)處理得到壓電陶瓷微小位移，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和使用方便，測(cè)量精度高，提高了測(cè)量的精確度和工作效率。