Development of Piezoelectric Actuator by Feedback of Induced Charge

感应电荷反馈压电促动器的研制

基本信息

  • 批准号:
    09650282
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.18万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1997
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1997 至 1998
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research aims to estimate displacement and generated force of a piezoelectric element (piezo) by using induced charge caused by internal charge to reduce the hysteresis of the piezo. Miniaturization of devices is expected by this method because additional elements are very small. A control method using the induced charge is established after basic performance of the induced charge is measured in 1997 and a precise positioning device is developed in 1998.(1)[Measurement of displacement and force generated]The relationship between induced charge and the displacement of a piezo is measured. The hysteresis of the displacement of the piezo to the induced charge and to applied voltage is also measured. The linearity of the induced charge to the displacement is much better than the linearity of the applied voltage.(2)[Precise positioning]The positioning performance by induced charge feedback control (ICFC) is compared with open loop control and displacement feedback control. The displacement can be controlled by the ICFC as well as by the displacement feedback control. The. displacement is controlled by combining the ICFC with inverse transfer function compensation for 10 seconds.(3)[Design of positioning table with parallel mechanism]A Stewart platform type device with six degrees of freedom is developed for precise positioning. It measures 160xl60x85mm. The movable range of a positioning table is 100x100x10mum. Its resonance frequencies are 50 Hz in the x and y directions and 190 Hz in the z direction. A noise from power line is reduced by an active noise reduction method.(4)[Application to atomic force microscope (AFM)]The pitching error of the positioning table is 10 times smaller than a tube type piezoelectric element. The repeatablitity of the z motion is 16 nm in the measurement of force curves. An AFM with good linearity can be obtained.
这项研究旨在通过使用内部电荷引起的诱导电荷来减少压电的滞后作用,以估计压电元件(压电)的位移和产生的力。这种方法可以预期设备的小型化,因为其他元素很小。在1997年测量了诱导电荷的基本性能后,建立了使用诱导电荷的控制方法,并在1998年开发了精确的定位装置。(1)[测量位移和产生的位移和力的测量]诱导电荷与压电的位移之间的关系。还测量了压电向诱导电荷和施加电压的磁滞。对位移的诱导电荷的线性性要比应用电压的线性好得多。(2)[精确定位]诱导电荷反馈控制(ICFC)的定位性能与开环控制和位移反馈控制进行了比较。位移可以由ICFC以及位移反馈控制控制。这。通过将ICFC与逆传输函数补偿相结合10秒钟来控制位移。(3)[使用并行机制的定位表设计] Stewart平台类型的设备具有六个自由度的设备,以进行精确定位。它的尺寸为160xL60x85mm。位置表的可移动范围为100x100x10mum。它的共振频率在x和y方向上为50 Hz,在z方向上为190 Hz。通过活跃的降噪方法减少了电源线的噪声。(4)[应用于原子力显微镜(AFM)]位置表的俯仰误差比管型压电元件小10倍。在力曲线的测量中,Z运动的重复性为16 nm。可以获得具有良好线性的AFM。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
古谷克司他: "誘導電荷のフィードバックによる圧電素子の変位制御" 精密工学会誌. (掲載決定).
Katsuji Furuya 等人:“通过感应电荷的反馈控制压电元件”,日本精密工程学会杂志(出版)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Katsushi Furutani et al.: "Displacement Control of Piezoelectric Element by Feedback of Induced Charge" Nanotechnology. Vol.9, No.2. 93-98 (1998)
Katsushi Furutani 等人:“通过感应电荷反馈控制压电元件的位移”纳米技术。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Katsushi Furutani et al.: "Displacement Control of Piezoelectric Element by Induced Charge Feedback [in Japanese]" Journal of the Japan Society for Precision Engineering. vol.64, No.4. 562-566 (1998)
Katsushi Furutani 等人:“通过感应电荷反馈进行压电元件的位移控制[日语]”日本精密工程学会杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
古谷克司ほか: "誘導電荷のフィードバックによる圧電素子の変位制御" 精密工学会誌. 64巻4号. 562-566 (1998)
K. Furuya 等人:“通过感应电荷的反馈来控制压电元件”,日本精密工程学会杂志,第 64 卷,第 4 期,562-566(1998 年)。
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  • 通讯作者:
    FURUTANI Katsushi

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