超磁致微位移驅動系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，超精密加工技術的要求越來越高，這也增加了對微位移驅動和定位技術發(fā)展的要求。傳統(tǒng)的微位移驅動器的驅動材料多采用熱膨脹元件和壓電陶瓷，由于在這類材料中普遍存在伸縮應變量小、反應時間長、驅動結構復雜、易老化等問題，嚴重影響了驅動器工作范圍的擴大和控制精度的提高。超磁致伸縮材料（Tb0.27Dy0.73Fe1.93）是一種新型的功能材料，磁致伸縮應變大、響應速度快、能量密度高等是該類材料的顯著特點，因其優(yōu)異的性能、被廣泛應用于納

2、米驅動器和傳感器等領域。本文根據其工作特性設計了一種基于超磁致伸縮材料的微位移驅動器，主要研究內容包括：建立閉環(huán)控制系統(tǒng)、設計驅動磁場結構、恒流源驅動電路、溫控系統(tǒng)和磁場感知系統(tǒng)以及系統(tǒng)性能的實驗測試。
　　在超磁致伸縮微位移驅動器的結構設計方面，采用磁性材料將超磁致伸縮棒上下及四周構成閉合磁路，這樣不僅提高了超磁致伸縮棒內磁場的均勻性，并且減少漏磁。對于驅動形式，本文采用了恒流源驅動，設計了高穩(wěn)定度的壓控連續(xù)可調型雙向恒流源作為

3、驅動器的輸入來提供驅動磁場。而在驅動磁場結構設計方面，本文根據麥克斯韋（Maxwell）方程組和電磁場的基本原理，采用有限元軟件ANSYS對磁場分布進行了分析仿真，驗證了磁場分布的均勻性，確定了驅動磁場結構形式。
　　同時，本系統(tǒng)采用基于磁感應強度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，設計了基于DSP微處理器的高精度控制電路，采用霍爾傳感器對磁感應強度進行監(jiān)測，進行閉環(huán)控制，以通過對磁感應強度的監(jiān)測來實現(xiàn)對輸出位移的控制，此外，本文還設計了溫度檢測和反