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微夹钳实验计算结果与实际结果比较

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:当压电陶瓷的输入电压为80 V时,实验测得的钳口最大位移为110.1μm,最大夹持力为356.16 mN,微夹钳的实验测量数据(实测值)见表8.2。其中,相对误差主要来源于微夹钳的制造误差,尤其是柔性铰链处的加工误差对试验结果影响很大。实验时的测量误差对测试结果影响也很大,这包括实验设备的精度和人为误差,在测量压电陶瓷伸长量时尤为明显。表8.2微夹钳的实验测量数据注:上表的数据为6次测量的平均值。图8.7微夹钳的现场实验

微夹钳实验计算结果与实际结果比较

微夹钳钳口初始尺寸为0.45 mm时,钳口位移、压电陶瓷伸长量和夹持力实测数据如表8.2所示。当压电陶瓷的输入电压为80 V时,实验测得的钳口最大位移为110.1μm,最大夹持力为356.16 mN,微夹钳的实验测量数据(实测值)见表8.2。MEMS中微力测量目前尚无通用的标准方法,一些针对微量的测试装置尚处于研究探索阶段。本书是利用自行设计的微力测量装置在万能工具显微镜下对微夹钳钳口的夹持力进行测量。

钳口位移的计算值和实测值与输入位移(压电陶瓷伸长量)之间的关系对比如图8.6(a)所示,钳口位移的最大相对误差为12.78%。夹持力的计算值和实测值与输入位移(压电陶瓷伸长量)之间的关系对比如图8.6(b)所示,夹持力的最大相对误差为10.78%。其中,相对误差主要来源于微夹钳的制造误差,尤其是柔性铰链处的加工误差对试验结果影响很大。实验时的测量误差对测试结果影响也很大,这包括实验设备的精度和人为误差,在测量压电陶瓷伸长量时尤为明显。另外,有限元分析时所用的材料参数并非实际参数,也会产生一定的误差。而微机电系统中微型构件的测试给实验装置的精度提出了更高的要求。

表8.2 微夹钳的实验测量数据

注:上表的数据为6次测量的平均值。

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图8.6 钳口尺寸为0.45 mm时微夹钳计算值与实测值的对比

(a)钳口位移计算值和实测值与输入位移的关系对比;(b)夹持力计算值和实测值与输入位移的关系对比

本书研制的微夹钳具有张合量大、夹持范围广、夹持力大、响应灵敏度高等特点。实验测试完成后,将微夹钳后端固定在夹持杆上,装配在大连理工大学微系统(MST)中心研制的实时显微立体成像微操作系统上,进行了夹持毛细管的现场实验,取得了较为理想的效果,达到了设计要求,如图8.7所示。

图8.7 微夹钳的现场实验

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