压电自感知微夹钳

摘要

研制了不需要外部附加微位移与微力传感器、采用自感知方法来获取压电微夹钳的钳指位移与夹持力的压电自感知微夹钳.根据压电陶瓷晶片在驱动电压与外力作用下发生变形会在其表面产生电荷的思想,提出了基于积分电荷的钳指位移与夹持力的自感知方法;基于Jan G.Smits的压电悬臂梁弯曲变形理论,给出了钳指位移与夹持力的自感知表达式,即用钳指上压电陶瓷晶片表面的电荷来表达钳指位移与夹持力.设计了获取晶片表面电荷的积分电路,给出了其平衡条件为晶片电容与其绝缘电阻之积同积分电容与反馈电阻之积相等.自感知验证实验结果表明:修正后在31.59 μm最大钳指位移范围内的自感知位移最大偏差为0.78μm;在35.91 mN最大钳指夹持力范围内的自感知夹持力的最大偏差为0.24 mN.实验结果验证了所提自感知方法是有效的.