压电高温氧化铝陶瓷辊棒的微位移测量与非线性校正

　　为了对原子力显微镜(AFM)中压电耐高温陶瓷管扫描位移进行非线性校正,提出了一种微位移测量与校正的简易方法。采用涡流位移传感器测量微位移,将其放大100倍以提高检测灵敏度;得到了压电耐高温陶瓷管的位移-电压曲线,其最高位移分辨率计算值为0.4nm。根据AFM中压电耐高温陶瓷管的工作特点,确定扫描范围下测量得到的位移-电压关系,通过对等间隔像素点施加对应的非等间隔控制电压序列的方法进行非线性校正,依据像素点精度要求通过插值算法获得控制电压序列。系统采用LabVIEW虚拟仪器技术,校正后压电耐高温陶瓷管最大位移滞回偏差从10.1%降为0.4%。实验表明:扫描频率和扫描像素分辨率调节方便,同时校正算法复杂度也有所降低。利用微型PZT压电耐高温陶瓷管研制微型超声马达．微型压电耐高温陶瓷管外径1mm,内径0．6mm,管长5mm．微型马达工作在压电耐高温陶瓷管的第一阶弯曲振动模式下,其谐振频率约为58．5kHz．在一定的驱动电压范围内,马达的转速与电压成线性关系,当驱动电压峰峰值为90V时,转速达3500r／min．启动力矩为7．8μNm．利用压电耐高温陶瓷管研制的微型马达与相似尺寸的其他类型的微型超声马达相比,具有更大的力矩和更高的转速．

　　提出了一种简单、实效的压电耐高温陶瓷管非线性校正法。首先用迈克尔逊干涉仪分别测定压电耐高温陶瓷管的X向和Y向非线性曲线,然后求非线性曲线的拟合函数及其反函数,最后依此反函数通过设计原子显微镜(AFM)扫描程序给压电耐高温陶瓷管X、Y向施加非等差距的电压来产生线性位移。实验证明,此法能够有效地消除由压电耐高温陶瓷管的非线性引起的扫描图像畸变,从而有利于获得物体表面实貌的真实扫描图像。以钇稳定化氧化锆(YSZ)为骨料,优选出玉米粉为成孔剂,阿拉伯树胶为分散剂和粘结剂,采用注浆法制备出孔隙率为49.0%～64.1%的YSZ多孔耐高温陶瓷管.结果表明,以玉米粉为成孔剂,可制备出孔隙率较高、孔径分布均匀的YSZ多孔耐高温陶瓷管.升温速度对YSZ多孔耐高温陶瓷管的性能有着重要影响.在220～440℃的温度范围内,阿拉伯树胶和玉米粉明显分解,并分别在520℃后被完全烧尽,因此在此温度范围内升温速度不宜过快.本文还提供一种用激光技术检测多孔耐高温陶瓷管孔隙率的新方法。

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