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(yīng)用

　　實驗名稱：PFSM反作用力補償消除的實驗研究

　　實驗?zāi)康模褐饕榻B了所研制配備反作用力補償系統(tǒng)的320mm口徑PFSM，通過搭建PFSM性能參數(shù)和補償前后反作用力測試實驗平臺，在PFSM反作力動態(tài)耦合特性和補償消除研究的基礎(chǔ)上開展了相關(guān)實驗研究。PFSM性能參數(shù)實驗結(jié)果表明，所設(shè)計配備反作用力補償系統(tǒng)的320mm口徑PFSM滿足設(shè)計指標(biāo)要求。

　　測試設(shè)備：高壓放大器、位置傳感放大器、示波器、電子自準(zhǔn)直儀和控制系統(tǒng)等組成。

　　實驗過程：

　　搭建的PFSM反作用力測試實驗平臺，反作用力補償系統(tǒng)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(qū)動電壓幅值為500V，驅(qū)動頻率分別為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(shù)據(jù)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(qū)動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(shù)據(jù)，圖例Reactionforceaftercompensation代表補償消除后的反作用力數(shù)據(jù)值。

　　圖2：不同驅(qū)動頻率工況下補償前后反作用力測試結(jié)果對比

　　實驗結(jié)果：

　　圖3：補償前后反作用力測試結(jié)果的局部放大顯示對比

　　在80Hz和100Hz驅(qū)動頻率工況下，反作用力局部放大對比顯示如圖3所示。實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(qū)動工況下，實驗測試和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(tǒng)中動態(tài)力傳感器背景噪聲反作用力存在較大的耦合干擾。隨著驅(qū)動頻率的提高，測試所得殘余反作用力幅值增大，動力傳感器背景噪聲對反作用力的耦合干擾影響降低，實驗測試與FE計算的反作用力補償消除比率基本相同。高頻驅(qū)動工況下實驗測試和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(tǒng)中心柔性鉸鏈的加工精度誤差、驅(qū)動器制作差異和裝配誤差等引起。

　　反作用力補償實驗測試結(jié)果表明，反作用力補償系統(tǒng)可有效消除PFSM反作用力。因此，所設(shè)計的大口徑PFSM反作用力補償結(jié)構(gòu)是有效的，所建立的反作用力補償動態(tài)平衡條件是正確的。

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　　圖：ATA-2161高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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