
電噪聲對納米位移臺分辨率的影響
電噪聲對納米位移臺的分辨率影響非常明顯,它會直接作用在驅動器和反饋傳感器上,使位移臺無法穩定地保持在理論最小步長上。可以從幾個方面理解:
一、對驅動器的影響
納米位移臺常用壓電陶瓷作為驅動元件,它的位移與電壓成正比。如果驅動電源中存在電噪聲,哪怕是毫伏級的波動,也會轉化為納米級甚至亞納米級的位移抖動,導致臺面無法靜止在目標位置,分辨率被限制。
二、對傳感器的影響
閉環控制系統依賴電容尺、光柵尺或干涉儀等高精度傳感器。如果傳感器信號中夾帶噪聲,反饋信息就會出現抖動,控制器會不斷修正,結果表現為位移的微小抖動或不穩定,實際分辨率降低。
三、對控制系統的影響
控制器本身的電子元件也會產生噪聲,比如運算放大器的熱噪聲、模數轉換器的量化噪聲等。如果控制系統信噪比較低,就無法識別亞納米級的有效位移變化,從而限制分辨率。
四、表現形式
在實驗中,電噪聲的影響常表現為:
位移曲線出現抖動,無法穩定在某一點
重復定位不一致
掃描圖像出現條紋或模糊
標稱的亞納米分辨率無法實際達到
五、減緩方法
使用低噪聲電源和屏蔽電纜,保證驅動信號穩定
為控制器和傳感器做好電磁屏蔽和接地,避免環境電磁干擾
在控制系統中增加濾波措施,減少高頻噪聲的影響
將高精度實驗放在低電磁干擾的環境中,遠離大功率電機、開關電源等噪聲源。