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用于快反镜的压电陶瓷及驱控系统

1、快反镜简介

快速反射镜 (Fast Steering Mirror, FSM)(下面简称快反镜) 是一种精密的光学元件,广泛应用于激光通信、图像稳定系统、天文望远镜等光电系统中。它具有体积小、定位精度高、带宽高、响应速度快等优点。以下是关于快反镜的详细介绍:

工作原理:快反镜通过控制反射镜面的位置,实现对光束方向的精确控制。它通常与高灵敏度、高响应速度的传感器相结合,构成高精度光学扫描跟踪系统,具有极高的角度分辨率、响应速度和带宽。

分类:快反镜可以根据不同的分类标准分为多种类型,如按驱动方式可分为音圈电机驱动、压电陶瓷驱动等;按反射镜面数量可分为单反射镜和双反射镜等;按外形可分为圆形、矩形等。

技术特点:快反镜具有高闭环带宽、高控制精度和数字控制等技术特点,这些特点使得快反镜在激光通信、天文观测等领域具有独特的优势。

应用领域:快反镜在激光通信、图像稳定系统、天文望远镜等光电系统中都有广泛的应用。例如,在激光通信中,快反镜用于控制光束的方向,提高通信质量;在天文望远镜中,快反镜用于跟踪和稳定望远镜的指向,提高观测精度。

发展趋势:快反镜的发展趋势包括高闭环带宽、高控制精度和数字控制。这些发展趋势将有助于提高快反镜的性能和应用范围。

市场前景:快反镜在激光通信、自动驾驶、激光雷达等领域的应用前景广阔,随着技术的不断发展和市场需求的增加,预计未来市场将保持增长趋势。

2、压电快反镜解决方案

快反镜作为光路收发端之间控制光束方向的精密光电仪器具有高分辨率、高精度、快响应等技术优势,目前已广泛应用于卫星激光通信、自适应光学成像、高精度激光瞄准等多个领域。

传统快反镜的解决方案为音圈电机快反镜与压电陶瓷快反镜。利用通电导体在磁场中受到洛伦兹力的方式提供驱动力的音圈电机快反镜具有大行程、低驱动电压、高承载力等优点,但其不足在于容易受到环境温度与磁场干扰而影响器件性能,响应频率往往低于压电陶瓷快反镜。

利用材料的逆压电效应提供驱动力的压电陶瓷快反镜拥有小体积、大驱动力、高分辨率、快响应等优点,但其不足在于抵抗冲击能力较差、压电陶瓷存在介电与迟滞等非线性特性、往往需要放大结构来拓展位移等。正是由于压电陶瓷存在迟滞和蠕变特性,就必须通过闭环反馈的方式对这种非线性特性进行校正,从而保证快反镜的光束指向精度。电阻应变片具有分辨率高、频率响应特性好、体积小、结构简单、便于集成等特点,被广泛应用于各种压电陶瓷精密驱动装置中。通常而言,应变片粘贴在压电陶瓷表面,用于测量压电陶瓷的伸长量,进行闭环反馈控制。

由于压电陶瓷快反镜对性能要求较高,要求系统具有高带宽、高线性度、高稳定性,因此对控制器提出了更高的要求。

 

 

 

 

3、为什么选择隐冠半导体

隐冠半导体压电部门专注于精密定位执行器及运动系统的研发、生产制造、销售;是国内压电领域极少数拥有从压电陶瓷材料到压电陶瓷电机再到纳米精度压电运动台全产品链研发与批量生产能力的高科技企业,公司具有丰富的产业化经验。

隐冠可提供叠堆型压电陶瓷,具有亚毫秒的响应时间和亚纳米分辨率,最大位移达180微米,推力高达4000N,可满足新式快反镜的扫描速度快、偏转范围大、响应频率高等需求。隐冠自研自产的叠堆型压电陶瓷可以在较低电压下产生较大的驱动位移。搭配的自研自产的压电伺服驱控器,可以实现压电快反镜高精度、高响应闭环运动应用。

公司具有丰富的产品规格和种类以匹配不同的快反镜结构设计。公司可提供整套压电陶瓷控制系统,可实现快速安装、替换及维护。

针对客户的个性化集成需求,公司可以定制封装尺寸、电压、行程、金属端件等,以满足机械刚度和稳定性,以保证快反镜系统的可靠性和长期运行效果。

同时公司针对客户特定需求和具体应用场景,集成应变片实现闭环控制,以有效地消除压电陶瓷堆叠的非线性影响;并配置自研适配的驱控器,实现产品组合的技术和成本优势。

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