压电陶瓷微小位移的测量装置简介

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，属于无机非金属材料，压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声呐系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等等。压电陶瓷经过电压驱动后，会发生微小位移，为了检测压电陶瓷的性能，通常需要检测在不同电压情况下，压电陶瓷所产生的微位移大小，传统的压电陶瓷位移测量方法有两种，分别是机械测量法和电涡流位移计法，其中，机械测量法在测量位移时，相对误差比较大、操作复杂，而电涡流位移计测量法，受电磁干扰影响比较大。

为了解决上述技术问题，使压电陶瓷位移测量更加精准，在通过大量的实验积累和测试、进一步改进后得到了一种方便操作、误差小的测量压电陶瓷微小位移的装置。

这种测量压电陶瓷微小位移的装置，包括计算机、数据采集卡、电压放大器、压电陶瓷和相移干涉装置。计算机通过控制数据采集卡输出范围在0V至5V内的线性电压，显然的，也可以是非线性电压，然后通过电压放大器将电压放大以驱动压电陶瓷的运动，本优选电压放大器为40倍电压放大器，压电陶瓷位移使得相移干涉装置中的光路产生相移，CCD图像传感器采集相移干涉图像传给计算机处理。将采集的相移干涉图中干涉图之间的相移量提取，提取相移干涉条纹图中中心圆区域不足一个条纹的数据，设该数据共包括T个像素点，并对T个像素点的光强数据作求和处理。

下面图为这种测量压电陶瓷微小位移的装置的示意图：

 

图1是这种测量压电陶瓷微小位移的装置结构示意图

 

图2是这种测量压电陶瓷微小位移的装置相移干涉装置结构示意图

 

图3是CCD图像传感器采集的相移干涉条纹图

 

图4（a）是相移干涉条纹图中心圆光强数据分布图

 

图4（b）是压电陶瓷产生位移的运动轨迹图

这种测量压电陶瓷微小位移的装置，运用相移干涉原理进行光路系统的结构设计，通过相移干涉装置采集相移干涉图数据传给计算机处理得到压电陶瓷微小位移，结构简单、安装和使用方便，测量精度高，提高了测量的精确度和工作效率。

审核编辑：符乾江