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主動軸

又稱運動自由度，即納米臺或促動器運動方向。

研生科技可提供：

一維至6維運動納米臺，主動軸包括：直線X、Y、Z與旋轉(zhuǎn)θX、θY、θZ各種自由組合形式。

坐標(biāo)系 (Coordinate System)

六軸位移臺運動平臺的位置指標(biāo)、運動方向和旋轉(zhuǎn)中心由該坐標(biāo)系確定。坐標(biāo)系始終為右手坐標(biāo)系。
為了能夠使運動軌跡完全適應(yīng)應(yīng)用的要求，可定義與工件或工具位置等相關(guān)的各種坐標(biāo)系。

應(yīng)變片傳感器(SGS) (Strain Gauge Sensor (SGS))

應(yīng)變片傳感器包括封裝在箔片(SGS)或半導(dǎo)體箔片(PRS)上的細(xì)金屬線，其附著于壓電陶瓷促動器或柔性鉸鏈定位器的導(dǎo)向系統(tǒng)（控制桿、柔性鉸鏈）。由于運動平臺的位置取決于控制桿、導(dǎo)向或壓電陶瓷堆疊的測量，因此這種類型的位置測量是通過接觸和間接方式完成的。應(yīng)變片傳感器從其膨脹和由此產(chǎn)生的電阻變化中獲得位置信息。每軸帶有多個應(yīng)變片傳感器的全橋電路提高了熱穩(wěn)定性。

傳感器分辨率 (Sensor Resolution)

所采用測量系統(tǒng)可檢測到的最小可計算增量。旋轉(zhuǎn)編碼器：每個螺絲旋轉(zhuǎn)的計數(shù)。線性編碼器：傳感器系統(tǒng)能檢測到的最小增量。傳感器可為位置分辨率的決定性因素，因此可能需要單獨指定傳感器分辨率。

請參見 >>設(shè)計分辨率。

傳感器線性化 (Sensor Linearization)

對于電容傳感器，信號調(diào)節(jié)電子元件表現(xiàn)出特別低的噪聲級。集成線性化系統(tǒng)(ILS)補償電容器極板之間的平行度誤差的影響。

軌跡控制 (Trajectory Control)

避免偏離指定軌跡的預(yù)防措施；可以是被動的（例如，柔性鉸鏈導(dǎo)向）或主動的（例如，使用額外的主動軸和傳感器）。

電容傳感器 (Capacitive Sensor)

電容傳感器允許非接觸式測量，不會將過多能量引入壓電驅(qū)動系統(tǒng)并采用扁平化設(shè)計。其直接位置測量消除了漂移對從10微米到約2毫米行程范圍的影響。設(shè)計包括兩個導(dǎo)電表面：高頻交流電在兩個表面之間產(chǎn)生均勻電場。涵蓋定位平臺、傳感器技術(shù)和電子器件的總體系統(tǒng)在性能和精度方面均有所提升。半導(dǎo)體行業(yè)的客戶也青睞于這種小型和多功能設(shè)計以及系統(tǒng)中無熱量積聚。

請參見 >> 傳感器線性化。

最大行程

納米臺或促動器在驅(qū)動電壓-20V~+150V開環(huán)狀態(tài)下可達(dá)到的最長位移量。

 標(biāo)稱行程

納米臺或促動器在驅(qū)動電壓0V~+120V閉環(huán)狀態(tài)下可達(dá)到的最長位移量。

壓電控制器可提供驅(qū)動電壓范圍為-20V~+150V，長期使用建議在0V~+120V下使用，可更大限度延長納米臺或促動器使用壽命。

分辨率 (Resolution)

位置分辨率涉及測量裝置仍能檢測到位移的微小變化。由于不受靜態(tài)或滑動摩擦的影響，基于壓電的定位系統(tǒng)和壓電陶瓷促動器的分辨率基本無限制。相反地，相當(dāng)于指定了電控噪聲。值為典型結(jié)果（均方根，1σ）。

基于無摩擦、高精度柔性鉸鏈運動導(dǎo)向的壓電陶瓷納米定位系統(tǒng)，系統(tǒng)分辨率僅受放大器噪聲和測量技術(shù)的限制。

設(shè)計分辨率 (Design Resolution)

可進(jìn)行理論最小運動。設(shè)計分辨率不得與最小位移混淆。在間接位置測量方法中，絲杠螺距、傳動比、電機或傳感器/編碼器分辨率的值均包含在分辨率計算中；通常它大大低于機械部件的最小位移。在直接測量方法中，傳感器系統(tǒng)的分辨率是被指定的。

最小位移 (Minimum Incremental Motion)

可重復(fù)執(zhí)行的最小移動稱為最小位移或典型分辨率，并通過測量決定。數(shù)據(jù)表顯示了典型的測量值。大多數(shù)情況下，最小位移與設(shè)計分辨率明顯不同，設(shè)計分辨率的數(shù)值可能相當(dāng)小。

另請參見 >>設(shè)計分辨率。

線性誤差 (Linearity Error)

從指令位置測得的位置的運動方向偏差（定位精度）。使用外部可追蹤設(shè)備進(jìn)行測量。該值以整個測量范圍的百分?jǐn)?shù)形式提供。
線性誤差測量：位置的目標(biāo)值和測量的實際值進(jìn)行比對，從第一個數(shù)據(jù)點到最后一個數(shù)據(jù)點畫一條直線，并確定最大絕對偏差。0.1%的線性誤差對應(yīng)于理想直線周圍±0.1%的區(qū)域。示例：100微米測量范圍內(nèi)0.1%的線性誤差可產(chǎn)生的最大誤差為0.1微米。

 線性化 (Linearization)

數(shù)字壓電控制器通過線性化算法與高階多項式提供合適的定位精度。因此，電容式傳感器的線性誤差可降至0.01％以下。

請參見 >>動態(tài)數(shù)字線性化、 >>傳感器線性化。

 線性放大器/驅(qū)動器 (Linear Amplifier / Driver)

大多數(shù)壓電驅(qū)動器使用線性放大器來產(chǎn)生輸出電壓。在開環(huán)（電壓控制）壓電模式下，由可選地與直流偏移相結(jié)合的模擬輸入信號控制放大器輸出電壓。

  非線性 (Nonlinearity)

請參見 >>線性誤差。

重復(fù)精度 (Repeatability)

閉環(huán)操作模式下的典型值（均方根，1 σ）。重復(fù)精度表示為總行程或斜角平方的百分比。對于較小的行進(jìn)距離，重復(fù)精度可能明顯更高。

剛度 (Stiffness)

彈簧常數(shù)，非線性壓電材料。定位器的靜態(tài)大信號剛度是針對數(shù)據(jù)表中室溫下的定位方向指定的。例如，由于壓電材料的活動特性或復(fù)合效應(yīng)引起的影響，小信號剛度與動態(tài)剛度可能有所不同。

諧振頻率 (Resonant Frequency)

空載：沿定位方向的首要諧振頻率。
帶負(fù)載：加載系統(tǒng)的諧振頻率。
諧振頻率不指定最大工作頻率。建議開環(huán)的工作頻率最大為諧振頻率的三分之一。定制系統(tǒng)的頻率可能與此不同。請聯(lián)系研生了解更多詳細(xì)信息。

推/拉力（沿定位方向） (Push/Pull Force Capacity (in Positioning Direction))

指定可沿主動軸施加到壓電系統(tǒng)的最大力。受壓電材料和柔性鉸鏈的限制。如果施加較大的力，壓電陶瓷促動器、柔性鉸鏈或傳感器可能會損壞。在動態(tài)應(yīng)用中必須考慮限制力的大小。
示例：在500Hz、20μm峰間值、1Kg移動質(zhì)量下，由正弦運行產(chǎn)生的動力約為±100N。

負(fù)載能力 (Load Capacity)

水平安裝平臺時的最大垂直負(fù)載能力。

開環(huán)操作 (Open-Loop Operation)

使用不帶位置傳感器的促動器或電機。開環(huán)操作特別適用于響應(yīng)時間短、分辨率非常高且要求最大帶寬的應(yīng)用。這種情況下，以絕對值的形式控制或讀取目標(biāo)位置要么不重要，要么由外部位置傳感器執(zhí)行。
壓電陶瓷促動器的位移大致對應(yīng)于驅(qū)動電壓；仍然無法借助于開環(huán)控制補償蠕變、非線性和滯后。
對于直線電機和音圈驅(qū)動器等電磁直接驅(qū)動器來說，無法進(jìn)行開環(huán)操作。

 閉環(huán)操作 (Closed-Loop Operation)

集成的位置允許納米臺可以閉環(huán)模式運行。測量到達(dá)的指定和實際位置并相互比較?？刂萍夹g(shù)用于到達(dá)合適的目標(biāo)位置，從而實現(xiàn)較高的位置分辨率、均勻的進(jìn)給速度以及更大的動態(tài)速度和加速度范圍。

壓電陶瓷促動器和系統(tǒng)的閉環(huán)操作 (Closed-Loop Operation of Piezo Actuators and Systems)

壓電伺服控制器具有用于位置感測和伺服控制的附加電路，可補償非線性、滯后和蠕變。壓電陶瓷的位移由模擬信號控制。根據(jù)壓電陶瓷機械部件和傳感器類型，可實現(xiàn)亞納米級的定位準(zhǔn)確性和重復(fù)精度。高分辨率位置傳感器提供優(yōu)異的位置穩(wěn)定性和納米級的快速響應(yīng)。集成式陷波濾波器（可針對每個軸進(jìn)行調(diào)整）可提高穩(wěn)定性，且可實現(xiàn)更接近機械部件共振頻率的高帶寬操作。
用于促動器的壓電驅(qū)動器的輸出電壓范圍高達(dá)-20至+150伏，可為伺服控制器提供足夠的裕度，以補償負(fù)載變化等。

空回 (Backlash)

驅(qū)動方向為反向時出現(xiàn)的位置誤差?？栈赜蓜恿鲃酉到y(tǒng)部件之間的機械游隙引起，例如減速齒輪或軸承，或由導(dǎo)向系統(tǒng)中的摩擦引起?？栈剡€取決于溫度、加速度、負(fù)載、絲杠位置、方向、磨損等。通過預(yù)加載動力傳動系統(tǒng)可以減少空回。一種可以直接確定平臺位置并消除動力傳動系統(tǒng)中的任何誤差（直接測量）的測量方法。

帶寬 (Bandwidth)

壓電驅(qū)動器的最大工作頻率；測量值是以千赫茲為單位的頻率，可將振幅降低-3分貝。與最大輸出電壓相關(guān)的大信號值。輸出電壓為10 Vpp時的小信號值。值顯示在放大器操作圖中。

蠕變 (Creep)

壓電陶瓷促動器的位移隨時間而發(fā)生的意外變化。

漂移 (Drift)

請參見 >> 蠕變。

串?dāng)_ (Crosstalk)

與垂直于運動方向的軸上的理想運動存在偏差。 
角度誤差為xrx = θX = 側(cè)傾角，xry = θY = 傾斜角，xrz = θZ = 偏轉(zhuǎn)角。 
軸向跳動的線性誤差偏差，例如xty = 直線度，xtz = 平面度。

請參見 >> 線性誤差。

平面度 (Flatness)

請參見 >>串?dāng)_。

直線度 (Straightness)

請參見 >>串?dāng)_。

偏轉(zhuǎn)角 (Yaw)

請參見 >>串?dāng)_。

旋轉(zhuǎn)角 (Roll)

請參見 >>串?dāng)_­。

轉(zhuǎn)動串?dāng)_ (Rotational Crosstalk)

請參見 >>串?dāng)_。

滯后 (Hysteresis)

壓電陶瓷促動器中的滯后基于晶體極化和分子效應(yīng)并且在反轉(zhuǎn)驅(qū)動方向時發(fā)生。

保持力 (Holding Force)

即使在斷電狀態(tài)下，力對運動平臺的作用也不會引發(fā)運動。

電容 (Electrical Capacitance)

技術(shù)數(shù)據(jù)表中列出的壓電電容值均為小信號值（在1伏、1000赫茲、20攝氏度和空載的情況下測得的值）。室溫下的大信號值要比小信號值高出1.3至1.6倍。壓電電容隨振幅、溫度和負(fù)載的變化而變化，在室溫下可高達(dá)空載、小信號電容的200％。有關(guān)電源要求的詳細(xì)信息，請參見為壓電驅(qū)動器和控制器提供的放大器頻率響應(yīng)曲線。

電容基本負(fù)載（內(nèi)部) (Capacitive Base Load (Internal))

對于開關(guān)式放大器。即使在沒有連接電容負(fù)載（壓電陶瓷促動器）的情況下，也能穩(wěn)定輸出電壓。一個壓電陶瓷控制器/驅(qū)動器的可能輸出功率取決于內(nèi)部和外部電容負(fù)載。

偏心度 (Eccentricity)

偏差為轉(zhuǎn)臺的理論旋轉(zhuǎn)軸與實際旋轉(zhuǎn)軸之間的差值。

偏擺鏡 (Tip/Tilt Mirrors)

例如，偏擺鏡、快速傾斜鏡和偏擺臺用于有源光學(xué)元件以及激光加工和激光束偏轉(zhuǎn)中的激光束偏轉(zhuǎn)。這些特殊的壓電平臺主要提供兩條具有公共旋轉(zhuǎn)中心的正交偏擺軸。在具有共同的固定旋轉(zhuǎn)中心且偏振方向無變化的的情況下，其并聯(lián)運動設(shè)計使得兩根偏擺軸上的性能保持一致。帶寬、諧振頻率和加速度通常高于采用音圈或振鏡掃描儀的型號。由于在設(shè)計中采用了柔性鉸鏈導(dǎo)向，傾斜鏡可免受磨損。

柔性鉸鏈導(dǎo)向 (Flexure Guides)

固體的運動基于固體的彈性變形，從而避免了靜態(tài)、滾動或滑動摩擦。諸如柔性鉸鏈或?qū)蛳到y(tǒng)的固體元件的特征在于其高剛度和高負(fù)載能力，并且?guī)缀鯇_擊或振動不敏感。它們無磨損，免維護(hù)，真空兼容，可在很大的溫度范圍內(nèi)工作并且無需潤滑。

輸入電壓范圍 (Input Voltage Range)

用于壓電控制器和驅(qū)動器。推薦范圍為0至8伏。正常的增益值15可產(chǎn)生0至120伏的輸出電壓。大多數(shù)控制器允許-2至10V的輸入電壓。

波形發(fā)生器 (Wave Generator)

每根軸都可以由輸出波形的波形發(fā)生器控制。波形發(fā)生器特別適用于其中軸以自由定義的自定義運動軌跡工作的動態(tài)應(yīng)用。

工作區(qū) (Workspace)

六足位移臺可從當(dāng)前位置通過平移和旋轉(zhuǎn)所到達(dá)的全部空間被稱為“工作區(qū)”。

最大側(cè)向力 (Lateral Force, Max.)

垂直于定位方向的最大側(cè)向力。對于壓電系統(tǒng)來說，側(cè)向力受壓電陶瓷促動器和柔性鉸鏈設(shè)計的限制。對于XY位移平臺而言，相應(yīng)正交模塊的推/拉力容量（在其定位方向上）限制了可以接受的側(cè)向力。

上升時間 (Rise Time)

控制器/放大器的時間常數(shù)：將最大電壓范圍從10%增加至90%所需的時間。

紋波，噪聲，0至100千赫茲 (Ripple, Noise, 0 to 100 kHz)

具有獨特頻率的以mVpp 表示的電壓殘余紋波。整個頻率范圍內(nèi)的噪聲。

噪聲 (Noise)

對于電容傳感器。在擴展測量范圍內(nèi)，噪聲比在常規(guī)測量范圍內(nèi)高很多。

串聯(lián)運動 (Serial Kinematics)

多軸運動系統(tǒng)的堆疊或嵌套裝置。每個促動器均驅(qū)動其各自的平臺。促動器和運動軸是彼此唯一指定的。因此，可以比較輕松地組裝和控制多根軸相。動態(tài)特性取決于各個軸。與 >>并聯(lián)運動相比，任何導(dǎo)向誤差累積和整體導(dǎo)向精度都較差，請參見此處。

串聯(lián)計量 (Serial Metrology)

位置傳感器被分配給每個伺服控制的運動軸。不希望的串?dāng)_或?qū)蛘`差未被注意且未經(jīng)修正。

請參見 >>并聯(lián)計量。

規(guī)格 (Specifications)

在發(fā)貨之前請檢查性能規(guī)格。并非所有規(guī)格都可以組合。性能規(guī)格適用于室溫（22 ±3攝氏度），并且在該溫度下校準(zhǔn)閉環(huán)操作中的系統(tǒng)（根據(jù)要求針對不同工作溫度的規(guī)格）。在相當(dāng)?shù)突蚋叩臏囟认逻\行時，可能需要重設(shè)操作參數(shù)?？筛鶕?jù)要求定制超低溫或超高溫設(shè)計。

預(yù)載壓電陶瓷促動器 (Preloaded Piezo Actuator)

壓電堆疊促動器由內(nèi)部預(yù)載保護(hù)。預(yù)載確保在任何應(yīng)用場景下都能安全運行，是動態(tài)應(yīng)用和拉伸載荷的理想選擇。預(yù)載壓電陶瓷促動器旨在集成到客戶的系統(tǒng)中，并且無導(dǎo)向。如果無法接受單個軸上的運動串?dāng)_，則需要外部導(dǎo)向。

并聯(lián)運動壓電平臺 (Parallel-Kinematic Piezo Stages)

壓電平臺通過采用電容傳感器的并聯(lián)運動裝置達(dá)到理想的軌跡精度，從而實現(xiàn)并聯(lián)測量。在多軸并聯(lián)運動系統(tǒng)中，所有促動器均直接作用于一個運動平臺。這意味著所有軸均移動相同的最小質(zhì)量，并且可以為其設(shè)計相同的動態(tài)特性。并聯(lián)運動系統(tǒng)比串聯(lián)堆疊系統(tǒng)具有更多的優(yōu)點，包括更緊湊的結(jié)構(gòu)以及各軸無累積誤差。配備直接計量的多軸納米定位系統(tǒng)能夠針對一個共同參照在所有自由度上測量平臺位置。在此類系統(tǒng)中，能夠立即檢測到一個促動器在另一（串?dāng)_）方向上的非期望運動，并由伺服回路主動補償。即使在動態(tài)操作中，這一主動軌跡控制概念也能夠?qū)④壽E偏差保持在幾納米以下。

并聯(lián)計量 (Parallel Metrology)

每個傳感器在相應(yīng)自由度上測量同一運動平臺的位置。這樣可以保持伺服回路內(nèi)所有軸的串?dāng)_，并允許自動對其進(jìn)行校正。

PZT

Lead Zirconate Titanate（鋯鈦酸鉛）的縮寫。PZT為具有優(yōu)異壓電性能的多晶陶瓷材料。也經(jīng)常用于指壓電陶瓷促動器或壓電轉(zhuǎn)換器。

HVPZT

高壓壓電陶瓷促動器的首字母縮寫。

PZT多層壓電陶瓷促動器 (PZT Multilayer Piezo Actuators)

PZT促動器利用間接壓電效應(yīng)，并在相對較低的電壓下實現(xiàn)較大的力。它們只需要少量的安裝空間。同時，PZT促動器動力十足，可以達(dá)到前所未有的精度。這就是它們在計量技術(shù)中用作微泵應(yīng)用的原因。由于采用陶瓷絕緣材料，PZT促動器具有高可靠性和耐氣候性。研生還為PZT促動器配備了適合客戶應(yīng)用程序的獨立連接器。

PZT 促動器

壓電促動器將行程長達(dá)2毫米的導(dǎo)向運動行程。高精度、無摩擦的柔性鉸鏈導(dǎo)向可實現(xiàn)非常高的剛度以及非常低的橫向位移。壓電陶瓷促動器容易操作，結(jié)構(gòu)十分緊湊。所用壓電陶瓷促動器的數(shù)量和尺寸將確定剛度和力的生成。正因這些特點以及其小尺寸和經(jīng)濟(jì)劃算的設(shè)計，壓電促動器尤其適用于OEM應(yīng)用。

PZT Power

PZT壓電陶瓷促動器專為高占空比應(yīng)用而設(shè)計。PZT促動器還針對高溫工作條件進(jìn)行了額外優(yōu)化。
所有使用的材料均經(jīng)過特殊匹配，以確保魯棒性和使用壽命。PZT驅(qū)動器的耐久性試驗已證明了一致的性能，即使在數(shù)十億(1,000,000,000)次循環(huán)后依然如此。高位移和低電容的組合提供了出色的動態(tài)行為，同時降低了驅(qū)動功率要求。

電流限制 (Current Limitation)

短路保護(hù)。

峰值電流 (Peak Current)

僅可用于短時間段，在壓電放大器/控制器的情況下通常小于幾毫秒。用于估計特定電容負(fù)載的可能動態(tài)。注意：在這種情況下，壓電控制器/驅(qū)動器不一定線性工作。

功耗 (Power Consumption)

滿載時的最大功耗。

電荷控制的壓電放大器 (Charge-Controlled Piezo Amplifier)

放大器的功能原理基于電荷控制。施加的電壓控制傳遞至壓電陶瓷促動器的電荷量。其結(jié)果是壓電陶瓷促動器在高動態(tài)操作中具有高度可重復(fù)的線性位移，而無需額外的位置測量。與壓控放大器一起工作時，壓電陶瓷促動器顯示的典型遲滯僅為2％左右。 
建議監(jiān)測壓電陶瓷溫度，以保護(hù)壓電陶瓷促動器免受過高溫度的損壞，特別是在高動態(tài)應(yīng)用中。 

放大器分類 (Amplifier Classification)

放大器分類：電荷控制、開關(guān)、線性。

放大器分辨率 (Amplifier Resolution)

僅對于數(shù)字控制放大器：最小的數(shù)字輸出值(LSB)以毫伏為單位進(jìn)行測量。

工作限制 (Operating Limits)

在20攝氏度環(huán)境溫度下測量的值。將正弦信號用作開環(huán)操作的控制信號。放大器在工作限制內(nèi)線性工作，特別是沒有熱限制。

工作溫度范圍 (Operating Temperature Range)

在任何情況下，設(shè)備均可在最大允許溫度范圍內(nèi)安全工作。但為了避免內(nèi)部過熱，在一定溫度（滿載條件下的最高工作溫度）以上不再提供全部性能。如果工作溫度發(fā)生變化，可能需要重新校準(zhǔn)或調(diào)整零點。數(shù)據(jù)表中的性能規(guī)格僅適用于室溫。

工作電壓 (Operating Voltage)

為設(shè)備供電允許的控制輸入電壓范圍（也是輸入頻率）。

光學(xué)功率計 (Optical Power Meter)

光功率計將光功率轉(zhuǎn)換為電信號。

過溫保護(hù) (Overtemperature Protection)

電壓輸出的關(guān)閉溫度。無自動重啟。

有用的壓電負(fù)載 (Useful Piezo Load)

對于開關(guān)式放大器。一個壓電陶瓷控制器/驅(qū)動器的可能輸出功率取決于內(nèi)部和外部電容負(fù)載。

真空兼容版本 (Vacuum-Compatible Versions)

在許多工業(yè)領(lǐng)域中，在真空中生產(chǎn)正日益變得更加重要。因此，為客戶提供各種不同的驅(qū)動技術(shù)，可在10–7 甚至10–10百帕的真空中運行。 這包括在強磁場和低溫環(huán)境中工作的壓電陶瓷促動器，行程低于1.5毫米且精度為亞納米級的壓電系統(tǒng)，在力、動力學(xué)和行程范圍方面采用多種設(shè)計的壓電電機以及采用特殊設(shè)計可實現(xiàn)更大行程的直流或步進(jìn)電機的經(jīng)典機動化。