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納米位移臺如何實現超長行程移動?

納米位移臺一般依靠壓電陶瓷驅動器或精密電機實現運動,其單次行程往往受到材料變形量、驅動電壓和結構設計的限制,通常在微米到毫米級范圍。如果要實現超長行程移動,可以采用以下幾種方法:
步進掃描(步進位移臺):利用壓電陶瓷的“爬行驅動”方式(stick-slip 或 inertial drive),通過連續的小步位移疊加,實現厘米甚至更長的位移范圍。
復合驅動結構:將壓電驅動與電機、絲杠、導軌等組合。電機實現大范圍移動,壓電元件負責微調和高精度定位,既兼顧長行程又保留納米分辨率。
直線電機驅動:使用精密直線電機與光柵尺反饋,能實現幾十毫米甚至上百毫米的運動,同時保持較高精度。
多級傳遞機構:通過齒輪、杠桿或柔性放大機構,將有限的壓電位移放大到更長的行程,但這種方式可能會犧牲一定的剛性和分辨率。
閉環反饋控制:在超長行程下,誤差容易累積,因此需要結合電容傳感器、光學編碼器或干涉儀等反饋系統來保持精度。
一般實驗室里,如果你既要超長行程又要納米精度,常用的方案是電機+壓電復合驅動,大范圍由電機移動,精細調整由壓電完成。