LabVIEW開發(fā)壓電陶瓷特性測(cè)試系統(tǒng)

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域都需要納米級(jí)的精密定位系統(tǒng)。而壓電定位系統(tǒng)是迄今為止已經(jīng)得到認(rèn)可的微納定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、位移測(cè)量傳感器和控制系統(tǒng)組成。其中，整個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括壓電執(zhí)行器及其放大器和驅(qū)動(dòng)器電源。它是整個(gè)精密定位系統(tǒng)的關(guān)鍵。位移傳感器的測(cè)量精度和控制系統(tǒng)的特性是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。除了外部因素外，壓電致動(dòng)器及其自身特性的放大機(jī)構(gòu)將是整個(gè)定位系統(tǒng)的靈魂。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)是為壓電陶瓷位移系統(tǒng)搭建的，主要包括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)方案的編制、整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的電路連接和調(diào)試。最后，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)壓電陶瓷促動(dòng)器和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了測(cè)試分析。

項(xiàng)目選擇LabVIEW作為開發(fā)平臺(tái)，并使用上述信號(hào)生成函數(shù)。即建立正弦波形、三角波形和線性調(diào)頻信號(hào)（線性調(diào)頻）作為輸入信號(hào)。并根據(jù)時(shí)域和頻域特性在壓電陶瓷的輸出端收集數(shù)據(jù)。

LabVIEW主要用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等領(lǐng)域。它可以在最基本的硬件支持下完成各種實(shí)際工程測(cè)試。由于LabVIEW集成了各種常用的圖形控件，并提供了多種調(diào)試工具，因此可以隨時(shí)檢測(cè)程序結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理程序的正確性，因此在編程過程中可以大大減少數(shù)據(jù)處理結(jié)果的影響。

LabVIEW軟件具有一個(gè)稱為VI面板的交互式用戶界面，可模擬實(shí)際測(cè)試儀器和設(shè)備的操作。該面板包括旋鈕、按鈕、圖表、顯示器和其他操作對(duì)象，如控制、輸入、輸出。用戶使用鼠標(biāo)和鍵盤進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、功能選擇、操作控制等。最后，從計(jì)算機(jī)屏幕顯示分析結(jié)果。在LabVIEW中，輸入輸出參數(shù)時(shí)，有6個(gè)信號(hào)需要使用歸一化頻率。這六個(gè)信號(hào)是：線性調(diào)頻信號(hào)、正弦波、三角波、方波、鋸齒波和任意波形發(fā)生器。

由于設(shè)計(jì)采用LabVIEW軟件，因此需要使用BNC多功能接口盒將外部數(shù)據(jù)放入計(jì)算機(jī)中。多功能接口盒具有16個(gè)單端/8個(gè)差分模擬輸入?？梢詼y(cè)量三種模擬輸入信號(hào)：差分浮動(dòng)信號(hào)（DIFF_FS）差分信號(hào)（DIFF_GS）和帶參考信號(hào)的單端（SINGLE_RSE）。多功能接口盒的信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和TLL信號(hào)，并可以通過旋鈕調(diào)節(jié)信號(hào)的幅度和頻率。

在LabVIEW中連接信號(hào)發(fā)生平臺(tái)、信號(hào)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，并建立基于LabVIEW的壓電陶瓷特性測(cè)試系統(tǒng)。

在測(cè)試中，正弦波用作輸入信號(hào)，輸出信號(hào)被發(fā)送回PC中的LabVIEW，輸出信號(hào)是使用正弦波獲得的。

壓電陶瓷本身具有磁滯特性，給精密儀器中的壓電陶瓷帶來了許多問題。特別是無法保證控制精度，建立壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)特性測(cè)試分析體系非常重。

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