安泰高壓放大器在大口徑壓電傾斜鏡的反作用力研究中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)名稱：PFSM反作用力補(bǔ)償消除的實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模褐饕榻B了所研制配備反作用力補(bǔ)償系統(tǒng)的320mm口徑PFSM，通過(guò)搭建PFSM性能參數(shù)和補(bǔ)償前后反作用力測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，在PFSM反作力動(dòng)態(tài)耦合特性和補(bǔ)償消除研究的基礎(chǔ)上開展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。PFSM性能參數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)配備反作用力補(bǔ)償系統(tǒng)的320mm口徑PFSM滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、位置傳感放大器、示波器、電子自準(zhǔn)直儀和控制系統(tǒng)等組成。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

搭建的PFSM反作用力測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，反作用力補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)PFSM反作用力消除效果的測(cè)試原理如下圖1所示。

圖1：320mmPFSM反作用力補(bǔ)償消除測(cè)試原理示意圖

在驅(qū)動(dòng)電壓幅值為500V，驅(qū)動(dòng)頻率分別為50Hz、80Hz、100Hz和120Hz的工況下，補(bǔ)償后殘余反作用力的幅值分別為3.69N、5.14N、8.04N和11.13N，反作用力消除比例分別為82%、90.45%、89.78%和90.14%，補(bǔ)償消除前后測(cè)試所得反作用力數(shù)據(jù)的對(duì)比如圖5.17所示。圖2（a）~圖2（d）依次表示50Hz、80Hz、100Hz和120Hz驅(qū)動(dòng)頻率工況下的補(bǔ)償前后測(cè)試反作用力對(duì)比，圖例InitialReactionforce代表補(bǔ)償前的反作用力數(shù)據(jù)，圖例Reactionforceaftercompensation代表補(bǔ)償消除后的反作用力數(shù)據(jù)值。

圖2：不同驅(qū)動(dòng)頻率工況下補(bǔ)償前后反作用力測(cè)試結(jié)果對(duì)比

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖3：補(bǔ)償前后反作用力測(cè)試結(jié)果的局部放大顯示對(duì)比

在80Hz和100Hz驅(qū)動(dòng)頻率工況下，反作用力局部放大對(duì)比顯示如圖3所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)試與基于壓電耦合理論FE計(jì)算所得反作用力補(bǔ)償消除比例的差值分別為17%（@50Hz）、4.95%（@80Hz）、4.825（@100Hz）和3.96%（@120Hz）。在低頻驅(qū)動(dòng)工況下，實(shí)驗(yàn)測(cè)試和FE計(jì)算反作用力補(bǔ)償效果存在較大差異，主要原因?yàn)檠a(bǔ)償后殘余反作用力幅值較小，與反作用力測(cè)量系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)力傳感器背景噪聲反作用力存在較大的耦合干擾。隨著驅(qū)動(dòng)頻率的提高，測(cè)試所得殘余反作用力幅值增大，動(dòng)力傳感器背景噪聲對(duì)反作用力的耦合干擾影響降低，實(shí)驗(yàn)測(cè)試與FE計(jì)算的反作用力補(bǔ)償消除比率基本相同。高頻驅(qū)動(dòng)工況下實(shí)驗(yàn)測(cè)試和FE計(jì)算存在的微小差異，主要由反射鏡裝置和反作用力補(bǔ)償系統(tǒng)中心柔性鉸鏈的加工精度誤差、驅(qū)動(dòng)器制作差異和裝配誤差等引起。

反作用力補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，反作用力補(bǔ)償系統(tǒng)可有效消除PFSM反作用力。因此，所設(shè)計(jì)的大口徑PFSM反作用力補(bǔ)償結(jié)構(gòu)是有效的，所建立的反作用力補(bǔ)償動(dòng)態(tài)平衡條件是正確的。

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圖：ATA-2161高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇