一种分时顺序驱动多层叠压式压电驱动器快速致动方法

摘要

本发明提供一种分时顺序驱动多层叠压式压电驱动器快速致动方法，该方法根据固体中波传播的物理特性，分时顺序驱动单层压电材料，驱动多层压电驱动器中各片压电陶瓷最大形变同时传递到顶端进行线性叠加，并减小波在每片压电陶瓷中传播耦合时相互削弱，从而驱动多层压电驱动器快速达到最大形变。本发明由多层压电陶瓷驱动器(1)、时序控制模块(2)、驱动电源模块(3)和快速开关(4)组成，时序控制模块(2)控制快速开关(4)将驱动电源(3)依次施加在单片压电陶瓷(1)上，使每片压电陶瓷在特定时刻达到最大形变，从而驱动整个多层压电驱动器快速致动。本发明不需要改变现有多层压电驱动器的结构，具有致动快，致动位移大，且应用范围广泛，驱动电路简单、易实现等诸多优点。

主权项

一种分时顺序驱动多层叠压式压电陶瓷驱动器快速致动方法，该方法通过由多层叠压式压电驱动器(1)、时序控制模块(2)、驱动电源模块(3)和快速开关(4)组成的系统实现，其特征在于：实现过程包含：步骤1)、选用一个通用的多层叠压式压电驱动器(1)，或是设计制作具有特定结构的多层叠压式压电驱动器(1)，由波在固体中传播的波动微分方程：$\frac{{\partial }^{2}u}{\partial t^2}=\frac{E{\partial }^{2}u}{\rho \partial x^2}---\left(1\right)$其中，u为质点沿轴向的位移，E为材料的弹性模量，ρ为材料的密度，t为时间变量，x为质点位置；可得固体中一维纵波的传播速度：$c_0=\sqrt{\frac{E}{\rho }}---\left(2\right)$其中，E为材料的弹性模量，ρ为材料的密度；步骤2)、根据多层压电驱动器的材料特性和结构尺寸，计算出波的传播速度与其在每层压电材料中传递的时间，从而可得波在多层压电驱动器中的各片压电陶瓷上传递的时间差；步骤3)、按照波在多层压电驱动器中各片压电陶瓷上传递的时间差，设计时序控制模块(2)，使时序控制模块(2)的N个输出时序信号依次控制快速开关(4)的闭合，快速开关(4)闭合后驱动电源模块(3)依次施加在多层压电驱动器上，使多层叠压式压电驱动器(1)中各片压电陶瓷产生的位移能进行线性叠加，从而实现快速致动，该多层叠压式压电驱动器致动方法大大提升多层压电驱动器致动速度与致动位移。