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納米位移臺滯回效應對噪音的放大作用

納米位移臺的滯回效應本身是一種非線性誤差,但它在運行過程中也會間接放大噪音。其作用機制主要體現在以下幾個方面:
1. 驅動信號與實際位移不一致
滯回意味著輸入與輸出存在相位差和路徑依賴。控制器在閉環調節時會不斷修正,產生頻繁的小幅“超調—回拉”動作。這些快速的微調動作會引入高頻機械振動,從而表現為噪音。
2. 摩擦力與滯回的疊加效應
在機械接觸副(導軌、絲杠或壓電陶瓷與支撐結構)中,滯回會導致運動不是平滑的,而是伴隨“卡頓—釋放”的非連續過程。摩擦力因此呈現突變形式,使得運動過程中摩擦噪聲和沖擊噪聲被放大。
3. 共振與結構放大
滯回效應導致位移臺在低速掃描時容易出現周期性微小震蕩。這些震蕩如果頻率接近系統固有頻率,會激發共振。共振效應不僅加劇噪音,還會加快導軌磨損。
4. 閉環控制增益過高的情況
在滯回顯著時,控制器為了跟蹤目標位置會提高補償頻率。高頻補償信號施加到驅動器,會在機械結構中轉化為周期性噪音。特別是在壓電驅動的位移臺中,這種“電控噪音 → 機械噪音”的放大尤為明顯。
5. 長時間運行的累積效應
滯回不僅帶來噪音放大,還會使潤滑膜受損更快,磨損顆粒增加,形成“噪音—磨損—更多噪音”的惡性循環。