导读:本文包含了压电扫描器论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:扫描器,显微镜,探针,陶瓷,建模,应变,原子。
压电扫描器论文文献综述
张杰[1]（2015）在《用于原子力显微镜压电扫描器的新型电荷驱动方法研究与应用》一文中研究指出在微致动与精密定位领域,压电致动器由于位移分辨率高、输出力大、动态响应好等优点得到了广泛的应用。然而由于压电材料自身的迟滞与非线性等特性,基于压电致动器的微定位系统的性能往往受到很大限制,为此,研究人员提出了很多的办法,其中最常用的叁种方法为：前馈控制方法、反馈控制方法、电荷控制方法。本论文在前人研究的基础上对用于压电致动器的两种新型驱动方法：开关电容电荷泵方法与结合应变反馈和电荷放大的混合驱动方法,进行了详细的理论分析与实验验证,并实现了两种方法在原子力显微镜中的应用。本论文对一种新颖的开关电容电荷泵方法进行了详细的分析,并将之成功地应用于原子力显微镜中扫描成像。本文对开关电容电荷泵的工作原理进行了详细分析,分别对充电电容、模拟开关、运算放大器对电荷泵电路的影响进行了分析。对开关电荷泵产生的阶跃位移进行了频谱分析,指出应该尽量实现“小步快跑”的扫描方式。对开关速度对电路的影响进行了分析与探讨,并针对性地提出了一种高速放电的开关电容电荷泵电路。然后搭建实验装置,以普通蓝光光盘为样品,使用开关电容电荷泵方法在原子力显微镜中实现了传统的光栅式扫描(Raster Scanning),成像结果亦表明相对于电压驱动扫描,开关电容电荷泵方法能有效地减小迟滞与非线性,图像质量有很大提高。针对开关电容电荷泵方法的低频漏电问题,提出了一种基于开关电容电荷泵的螺旋线扫描方法。对此方法下压电致动器上的电荷量进行了推导,分析比较了同等扫描情况下光栅式扫描与螺旋线式扫描的速度对比,发现螺旋线式扫描的速度是光栅式扫描的(?)倍。针对螺旋线扫描这种特殊的扫描方式,开发了一个对应的图像算法。本论文首次提出了一种结合应变反馈控制和电荷放大的混合驱动方法,用以解决包括开关电容电荷泵在内的电荷驱动方法的低频漏电问题。基于传感器的反馈控制是最成熟最流行的一种方法,它主要使用位移传感器来探测压电致动器的输出位移,并形成闭环控制系统。由于传感器噪声的存在,高分辨率与高带宽成为不可兼得的两个量,因而反馈控制方法通常都是应用在低频频域。电荷控制方法的理论基础为压电致动器的输出位移与其上的电荷量(而不是施加的电压)成线性关系。电荷放大器在高频频域有着良好的线性度、高分辨率、以及快速的动态响应,但是在低频频域由于漏电以及一些非理想因素的影响,其往往退化为电压放大器,因而电荷放大器主要是用在高频频域。本文提出一种混合控制电路,它使得应变反馈回路主要工作在低频频域,而使电荷放大回路主要工作在高频频域,这种方法结合了反馈控制方法与电荷控制方法的优点,而弥补了各自的缺点。通过对混合控制电路及其传递函数的分析,从理论上证明了应变反馈控制与电荷控制的频率响应能实现无缝对接。对应变反馈回路以及电荷放大回路的噪声水平分别进行了详细分析,数据表明单独使用应变反馈控制时,对于10kHz带宽所能达到的最高位移分辨率为4.4nm；而单独使用电荷放大器时,对于10kHz带宽所能达到的最高位移分辨率为48.8pm。以叁维尺寸为10mm×10mm×20mm的压电堆栈致动器为实验对象,对以上混合驱动方法进行了性能测试,当给压电堆栈施加一个叁角波激励时,在0.1Hz～50Hz的频率范围内混合驱动方法均有稳定的增益,而且输出位移的非线性度均小于2%。将应变反馈回路与电荷放大回路的带宽均设为1kHz时,应变放大器输出的位移噪声理论计算值为1.9nm,实际测量值等效为2.5nm；电荷放大器输出的位移噪声理论计算值为25pm,而实际测量值等效为30pm。通过混合驱动与单独使用应变反馈的对比,也证明了混合驱动具有良好的动态响应。提出了一种改进型的混合驱动方法,并将之成功应用在原子力显微镜中进行扫描成像。将以上混合驱动方法用来驱动原子力显微镜中的压电扫描器时,一个绕不开的问题就是压电致动器是虚地连接的,这在实际扫描当中会导致系统易受干扰。为此,设计了一个基于“镜像驱动”的改进型混合驱动方法,它同时使用一个参考致动器和一个目标致动器,通过使用混合驱动方法控制虚地连接的参考致动器,从而间接地在实地连接的目标致动器上实现高线性度和动态响应。对传递函数的分析也证明了此方法的可行性。此方法被成功地应用于商用原子力显微镜(NanoFirst3000)中,扫描图像也表明,在使用此改进型的混合驱动方法时压电致动器的迟滞和非线性被大大减小,扫描图像的质量得到了很大提高。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2015-05-30）
李智[2]（2014）在《用于显微成像的单根光纤共振型压电扫描器》一文中研究指出为了推动扫描式显微光学成像方法在临床医学应用和生物学研究中发挥更重要的作用,本文围绕单光纤共振型压电扫描器研制过程中的关键科学技术问题展开了深入研究,并系统地论述了该扫描器的原理、方法、技术和应用。突破了单根光纤共振型压电扫描器的当前开发制作过程中所具有的试探性和盲目性,研究了该扫描器的运行机制,确定了该扫描器性能的决定因素,为该扫描器的开发、设计、制作、评估提供了有效的科学指导依据。本文取得的主要研究成果如下：1)研究了扫描器各部件材料参数对关键形变参数和振动参数的影响,阐明了其间的定量关系。压电方管末端位移与压电片长度的平方成正比；与压电系数成正比；与外加电场成正比；与压电片的宽度和厚度均成负相关。扫描器悬臂振幅与光纤直径的平方成反比,与悬臂长度的开方成反比,与弹性模量的开方成反比。2)采用耦合场数值仿真模型,研究了扫描器系统的输入输出响应机制。获得扫描器一阶到四十阶模态,确定了振动模态包括弦振动、悬臂振动、方管扭转、方管振动、和纵向缩放,明确了其中悬臂振动可提供有效光学扫描。获取结构在正弦激励下的稳态响应,获得了0-14kHz频谱上前四阶谐振频率的激励使系统产生的响应量。分析扫描器在惯性、阻尼等具有时间后效性因素作用下的行为。获得了螺旋式扫描的50个运动瞬态；获得了李萨如扫描的60个运动瞬态。3)扫描器的设计实现了针对不同需求的个性化定制。面向在体临床内窥应用,开发了低电压小型化的扫描器,其直径2mm,驱动电压10V峰峰值；面向离体扫描成像应用,开发了具有较高连续性和均匀性的网格式扫描器件,其具有稳定的行扫描速率879Hz和帧速率3Hz；面向非线性光学成像应用,开发了具有较小非线性光学效应和较高采集效率的扫描器件,在52mW功率输出脉宽175fs,封装后探头直径3.5mm,该探头首创采用小尺寸单根光纤共振型压电扫描器驱动350μm直径光纤获得大于1mm振动范围。总之,本文针对显微光学成像系统的应用需求,开展了单光纤共振型压电扫描器的理论与实验研究。讨论了扫描器运行机制的关键问题,提出了完整的实施方案,获得了原型系统并实现了成像应用。本文工作为单根光纤共振型压电扫描器实现更加广泛的应用提供了基础。(本文来源于《华中科技大学》期刊2014-05-01）
赵灿兵[3]（2014）在《新型压电扫描器的反馈控制的设计与实现》一文中研究指出快速控制反射镜（FSM）广泛应用于空间光通信、天文观测、航天技术、激光雷达、激光加工、激光叁维测量等领域，是一种可以实现对光束方向进行精密控制或者快速扫描的核心器件。实现扫描器的阵列化技术对于设备反应速度的提升，以及多功能的集成具有极大的意义。要实现阵列化技术，就对系统的各项性能提出了更高的要求。原来的开环控制技术目前暂时能够满足对系统稳定性，响应速率等性能的要求，但是采用闭环控制技术是更好的选择。本课题主要研究了一维和二维压电陶瓷驱动的FSM子镜系统，以及阵列化二维FSM系统的反馈控制技术。硬件方面，完成了传感器安装，系统的电磁兼容性（EMC）设计，信号处理电路的设计等内容。软件方面，完成了数据采样及处理，系统模型的建立等内容，具体包括以下四个方面。（1）根据传感器特点及应用环境，选定电阻应变片作为反馈传感器，研究并完成了电阻应变片的安装工作和探测系统的电磁兼容性（EMC）设计，获得了良好的结果。（2）设计了电阻应变片的信号处理电路，完成了分别用于单子镜系统和阵列化系统的多个版本的电路的制作和调试。（3）对采集的反馈数据进行了处理，包括对一维、二维系统经定标等工作。使得由反馈通道所获取的信号可反应FSM的镜面偏转状况，并用于反馈控制。（4）研究了FSM系统的开环传递函数模型，通过最小二乘法进行参数辨识，建立了系统的传递函数模型。(本文来源于《华中科技大学》期刊2014-01-01）
吴鑫,陈四海,熊小刚,石本义,陈巍[4]（2011）在《压电扫描器系统中迟滞补偿器的设计》一文中研究指出在自适应光学、空间光通信、激光加工等领域,激光扫描器是其中的一项关键器件。基于压电陶瓷迭堆的传统激光扫描器很难实现较好的线性扫描,为此设计了一种基于迟滞补偿器的压电扫描器。介绍了基于迟滞补偿器的压电扫描器系统组成,分析了压电扫描器中迟滞回线的修正原理及方法。利用经过迟滞补偿后的驱动信号驱动激光扫描器进行扫描,实验结果表明:采用该方法后扫描过程中的迟滞现象得到了很好的抑制,压电扫描器的线性性能得到了明显的改善,20 Hz下叁角波扫描非线性度由6%减小至小于1%。该扫描器还具有其他优点:扫描角度范围大、扫描带宽高、尺寸小、结构简单等。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2011年08期）
孙鑫,严大勤,费敏锐,周兵[5]（2007）在《单管压电扫描器建模方法的研究及标定精度分析》一文中研究指出文章对扫描探针显微镜中的单管压电执行器在x-y平面扫描的电压-位移特性进行了物理和数据分析,提出了一种新的基于采集数据的建模方法。仿真及实验证明,建立的模型能有效的消除扫描速度、扫描角度、非正交和耦合误差,提高了精度。避免了建模时对压电陶瓷内部机理(极化等)的分析,使模型参数的个数降低到很少,并对其标定精度进行了分析。该方法是一种在工程实践中非常实用的建模方法。(本文来源于《仪表技术》期刊2007年07期）
李晓娜,韩立,左燕生,奚爽[6]（2007）在《压电扫描器非线性校正的实验研究》一文中研究指出针对扫描探针显微镜的压电扫描器提出一种非线性校正方法。利用双频激光干涉仪对压电扫描管的位移-电压曲线进行测量,设计非线性校正算法,修正控制电压以实现对压电扫描管非线性校正,将该方法应用于扫描探针显微镜。实验表明该方法能实现压电扫描器的非线性校正。(本文来源于《压电与声光》期刊2007年02期）
周兵,孙鑫[7]（2006）在《单管压电扫描器非线性校正的计算机仿真》一文中研究指出对扫描探针显微镜中的单管压电执行器在x-y平面扫描的电压-位移特性进行了物理和数据分析,提出了一种基于采集数据和Matlab数值计算的建模方法。经过大量的实验数据的统计分析,充分考虑了扫描速度、扫描角度、非正交和耦合误差因素对单管压电扫描器模型误差的影响,建立的模型的数学表达式在形式上表现为二项式迭加各种误差表达式。基于此模型推导出了单管压电扫描器的非线性校正的数学表达式,通过计算机仿真软件Matlab对其进行了仿真研究。仿真实验证明建立的模型能有效的消除各种误差。该方法避免了建模时对压电陶瓷内部机理(极化等)的分析,使模型参数的个数降低到很少,是一种在工程实践中非常实用的建模方法。(本文来源于《计算机仿真》期刊2006年07期）
周娴玮,方勇纯[8]（2005）在《原子力显微镜中压电扫描器的非线性特性研究》一文中研究指出本文讨论了在高速扫描情况下原子力显微镜的精确定位问题。在高速扫描时,压电扫描器的各种非线性特性,如迟滞、蠕变及振动现象依然存在,而且振动会表现得更明显,这就使得用压电扫描器精确定位探针变得十分困难。我们讨论了压电扫描器的各种非线性现象及其模型,并根据蠕变和振动现象的模型进行了PI控制和逆控制的仿真实验。(本文来源于《2005年中国智能自动化会议论文集》期刊2005-08-01）
郭彤,胡晓东,胡小唐[9]（2005）在《压电扫描器对SPM电场加工的影响》一文中研究指出利用扫描探针显微镜(SPM)能够实现纳米级电子器件和机械器件的加工。压电扫描器是SPM电场加工中的重要部件,它实现了针尖的移动,使得SPM可在样品表面生成氧化结构。该文着重探讨了单管式扫描器的结构以及压电陶瓷特性对SPM电场加工的影响,分析了多种误差来源,并给出了相应的解决方法,这有利于进一步改进纳米加工系统,提高电场加工的精度和重复性。(本文来源于《压电与声光》期刊2005年01期）
杨甬英,吴璀罡,陆元彪,陈阳杰,杨李茗[10]（2004）在《一种实时压电扫描器非线性软件校正的方法》一文中研究指出压电式扫描器已经被普遍地应用于光学测试的各个领域。而在精密检测中,特别是条纹移相式系统中,压电式扫描器的非线性对测量结果的正确性带来了很大的影响。为此有各种压电式扫描器非线性软硬件校正的方法。本文提出了一种实时压电晶体非线性软件校正的方法,该方法是在移相式干涉系统中,依据系统的实际工作状态,利用CCD)采集多幅干涉图像,通过对干涉图像的数据分析及处理,获得压电晶体特征点的电压一位移曲线。首先由计算机向移相系统发送数据,使高压放大电路输出阶梯电压,驱动压电式扫描器的位移,每增加△V采集一张干涉图像,可以得到N幅干涉图像。提取这些图像上某一个固定特征点的灰度信息,如图1所示,实际上灰度变化就是位相或位移的变化。可以看出(本文来源于《第十届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）》期刊2004-10-25）
压电扫描器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了推动扫描式显微光学成像方法在临床医学应用和生物学研究中发挥更重要的作用,本文围绕单光纤共振型压电扫描器研制过程中的关键科学技术问题展开了深入研究,并系统地论述了该扫描器的原理、方法、技术和应用。突破了单根光纤共振型压电扫描器的当前开发制作过程中所具有的试探性和盲目性,研究了该扫描器的运行机制,确定了该扫描器性能的决定因素,为该扫描器的开发、设计、制作、评估提供了有效的科学指导依据。本文取得的主要研究成果如下：1)研究了扫描器各部件材料参数对关键形变参数和振动参数的影响,阐明了其间的定量关系。压电方管末端位移与压电片长度的平方成正比；与压电系数成正比；与外加电场成正比；与压电片的宽度和厚度均成负相关。扫描器悬臂振幅与光纤直径的平方成反比,与悬臂长度的开方成反比,与弹性模量的开方成反比。2)采用耦合场数值仿真模型,研究了扫描器系统的输入输出响应机制。获得扫描器一阶到四十阶模态,确定了振动模态包括弦振动、悬臂振动、方管扭转、方管振动、和纵向缩放,明确了其中悬臂振动可提供有效光学扫描。获取结构在正弦激励下的稳态响应,获得了0-14kHz频谱上前四阶谐振频率的激励使系统产生的响应量。分析扫描器在惯性、阻尼等具有时间后效性因素作用下的行为。获得了螺旋式扫描的50个运动瞬态；获得了李萨如扫描的60个运动瞬态。3)扫描器的设计实现了针对不同需求的个性化定制。面向在体临床内窥应用,开发了低电压小型化的扫描器,其直径2mm,驱动电压10V峰峰值；面向离体扫描成像应用,开发了具有较高连续性和均匀性的网格式扫描器件,其具有稳定的行扫描速率879Hz和帧速率3Hz；面向非线性光学成像应用,开发了具有较小非线性光学效应和较高采集效率的扫描器件,在52mW功率输出脉宽175fs,封装后探头直径3.5mm,该探头首创采用小尺寸单根光纤共振型压电扫描器驱动350μm直径光纤获得大于1mm振动范围。总之,本文针对显微光学成像系统的应用需求,开展了单光纤共振型压电扫描器的理论与实验研究。讨论了扫描器运行机制的关键问题,提出了完整的实施方案,获得了原型系统并实现了成像应用。本文工作为单根光纤共振型压电扫描器实现更加广泛的应用提供了基础。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
压电扫描器论文参考文献
[1].张杰.用于原子力显微镜压电扫描器的新型电荷驱动方法研究与应用[D].中国科学技术大学.2015
[2].李智.用于显微成像的单根光纤共振型压电扫描器[D].华中科技大学.2014
[3].赵灿兵.新型压电扫描器的反馈控制的设计与实现[D].华中科技大学.2014
[4].吴鑫,陈四海,熊小刚,石本义,陈巍.压电扫描器系统中迟滞补偿器的设计[J].红外与激光工程.2011
[5].孙鑫,严大勤,费敏锐,周兵.单管压电扫描器建模方法的研究及标定精度分析[J].仪表技术.2007
[6].李晓娜,韩立,左燕生,奚爽.压电扫描器非线性校正的实验研究[J].压电与声光.2007
[7].周兵,孙鑫.单管压电扫描器非线性校正的计算机仿真[J].计算机仿真.2006
[8].周娴玮,方勇纯.原子力显微镜中压电扫描器的非线性特性研究[C].2005年中国智能自动化会议论文集.2005
[9].郭彤,胡晓东,胡小唐.压电扫描器对SPM电场加工的影响[J].压电与声光.2005
[10].杨甬英,吴璀罡,陆元彪,陈阳杰,杨李茗.一种实时压电扫描器非线性软件校正的方法[C].第十届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）.2004
论文知识图
