скорость движения платформы в
этом случае равна примерно 10~4 м/с при перемещении на
несколько сантиметров и длине шага порядка десятков нанометров. При
тщательном контроле управляющего напряжения на стадии линейного роста
разрешающая способность такого устройства может достигнуть долей
нанометра. Его недостатком является малая величина действующей силы
(десятки миллиньютонов). Этот принцип широко использовали для
микропозиционирования в микроскопах (например, просвечивающих). Отметим,
что импульс может иметь не только треугольную, но и более сложную форму
[9].
В ультразвуковых двигателях
бегущей волны в тонкой упругой пластине создаются две стоячие волны,
имеющие сдвиг фаз так, чтобы при их наложении точки поверхности двигались
по эллиптической траектории. Если на поверхность поместить предмет, он
будет перемещаться. На этом принципе были созданы двигатели, с
круговым и линейным движением. Такие двигатели создают высокий вращающий
момент даже на низких скоростях и имеют нулевую потребляемую мощность в
стационарном состоянии. Кроме того, их преимуществом является то, что на
них не действуют электромагнитные помехи.
Очевидно, главным преимуществом
интегрирующих устройств является фактически неограниченная величина
смещения. Недостаток таких систем состоит в малой скорости и величине
создаваемой силы.
6.5.3. Метод ударного воздействия
Основной принцип работы
импульсного преобразователя состоит в передаче кинетической энергии
от пьезоэлектрического элемента к некоторому снаряду. Из-за высокого
быстродействия пьезоэлектрического преобразователя передача импульса носит
характер удара. Следует заметить, что после получения импульса снаряд
находится в «свободном полете», двигаясь независимо от пьезоэлемента.
Вследствие этого в преобразователях ударного типа невозможно активно
управлять смещением выхода. До некоторой степени можно контролировать
только первоначальную скорость. С другой стороны, расстояние
перемещения снаряда может быть достаточно большим.
Чанг с соавторами разработали и
запатентовали привод ударного типа для точечных принтеров [10].
Пьезоэлектрический элемент зажимается в середине Е-образной рамы и
удерживается в сжатом состоянии, чтобы избежать появления растягивающих
нагрузок (рис. 6.18). Благодаря высокому быстродействию
пьезоэлектрический преобразователь создает ударную волну, которая
распространяется по центральной балке и затем фокусируется коническим
волноводом, после чего передается на молоточек. Получив импульс, молоточек
вместе с прикрепленной к нему печатающей проволокой наносит удар по
листу бумаги. После столкновения печатающей нити с бумагой молоточек
возвращается в первоначальное положение. Возврат молоточка
осуществляется пластинчатой пружиной,
