安泰高壓放大器在大口徑壓電傾斜鏡的反作用力研究中的應用

　　實(shí)驗名稱(chēng)：PFSM反作用力補償消除的實(shí)驗研究

　　實(shí)驗目的：主要介紹了所研制配備反作用力補償系統的320mm口徑PFSM，通過(guò)搭建PFSM性能參數和補償前后反作用力測試實(shí)驗平臺，在PFSM反作力動(dòng)態(tài)耦合特性和補償消除研究的基礎上開(kāi)展了相關(guān)實(shí)驗研究。PFSM性能參數實(shí)驗結果表明，所設計配備反作用力補償系統的320mm口徑PFSM滿(mǎn)足設計指標要求。

　　測試設備：高壓放大器、位置傳感放大器、示波器、電子自準直儀和控制系統等組成。

　　實(shí)驗過(guò)程：

　　搭建的PFSM反作用力測試實(shí)驗平臺，反作用力補償系統對PFSM反作用力消除效果的測試原理如下圖1所示。

　　圖1：320mmPFSM反作用力補償消除測試原理示意圖

　　在驅動(dòng)電壓幅值為500V，驅動(dòng)頻率分別為50Hz、80Hz、100Hz和120Hz的工況下，補償后殘余反作用力的幅值分別為3.69N、5.14N、8.04N和11.13N，反作用力消除比例分別為82%、90.45%、89.78%和90.14%，補償消除前后測試所得反作用力數據的對比如圖5.17所示。圖2（a）~圖2（d）依次表示50Hz、80Hz、100Hz和120Hz驅動(dòng)頻率工況下的補償前后測試反作用力對比，圖例InitialReactionforce代表補償前的反作用力數據，圖例Reactionforceaftercompensation代表補償消除后的反作用力數據值。

　　圖2：不同驅動(dòng)頻率工況下補償前后反作用力測試結果對比

　　實(shí)驗結果：

　　圖3：補償前后反作用力測試結果的局部放大顯示對比

　　在80Hz和100Hz驅動(dòng)頻率工況下，反作用力局部放大對比顯示如圖3所示。實(shí)驗測試與基于壓電耦合理論FE計算所得反作用力補償消除比例的差值分別為17%（@50Hz）、4.95%（@80Hz）、4.825（@100Hz）和3.96%（@120Hz）。在低頻驅動(dòng)工況下，實(shí)驗測試和FE計算反作用力補償效果存在較大差異，主要原因為補償后殘余反作用力幅值較小，與反作用力測量系統中動(dòng)態(tài)力傳感器背景噪聲反作用力存在較大的耦合干擾。隨著(zhù)驅動(dòng)頻率的提高，測試所得殘余反作用力幅值增大，動(dòng)力傳感器背景噪聲對反作用力的耦合干擾影響降低，實(shí)驗測試與FE計算的反作用力補償消除比率基本相同。高頻驅動(dòng)工況下實(shí)驗測試和FE計算存在的微小差異，主要由反射鏡裝置和反作用力補償系統中心柔性鉸鏈的加工精度誤差、驅動(dòng)器制作差異和裝配誤差等引起。

　　反作用力補償實(shí)驗測試結果表明，反作用力補償系統可有效消除PFSM反作用力。因此，所設計的大口徑PFSM反作用力補償結構是有效的，所建立的反作用力補償動(dòng)態(tài)平衡條件是正確的。

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　　圖：ATA-2161高壓放大器指標參數

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