一種壓電調諧機構的製作方法

2023-04-29 08:22:06 1

一種壓電調諧機構的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種壓電調諧機構，其特徵在於所述壓電調諧機構包括壓電陶瓷和位移放大器，位移放大器大致呈「」形狀，所述位移放大器包括彈性部分和支撐部分，位移放大器的四個邊中由彈性合金材料製成的部分構成位移放大器的彈性部分，所述位移放大器的四個邊中除彈性部分以外的由低膨脹合金製成的部分構成位移放大器的支撐部分，所述彈性合金的膨脹係數大於壓電陶瓷的膨脹係數，所述壓電陶瓷固定連接位移放大器中相對的兩個邊，使所述壓電調諧機構大致呈「」形狀。所述壓電調諧機構機電換能效率高，功耗小；響應時間短，最大調諧頻率高；材料穩定性好；位置重複性好，使得定位精度更高、磁控管的頻率/鎖頻精度更高；輸出推力很大；位移量大。
【專利說明】一種壓電調諧機構

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種調諧機構，尤其是涉及一種壓電調諧機構。

【背景技術】
[0002] 目前，磁控管的顫抖調諧方式分為：液壓調諧、機械顫抖調諧、音圈顫抖調諧、壓電 晶體顫抖調諧。這幾種調諧方式均是使用不同的器件產生來回的運動，通過傳動機構推動 磁控管的調諧盤在腔體內往復運動，從而達到頻率調諧的目的。
[0003] 液壓調諧是通過對液體壓力的控制達到磁控管調諧的目的，這種調諧方式理論結 構比較簡單、行程長，但調諧速率非常低，而且這種調諧方式必須要有承受液體高壓的密封 裝置，因此其可靠性較差，並且提供液壓的設備及其伺服控制系統非常龐大。
[0004] 機械顫抖調諧是通過傳動結構（一般是通過曲軸或萬向頭)，將電機的旋轉位移改 變成來回位移推動調諧元件，該調諧方式受到曲軸或萬向頭的影響，所需轉矩較大，因此其 調諧頻率不能太高，一般低於100HZ (即電機轉速不超過6000轉/分鐘)，電機體積較大，傳 動結構也需要較大空間。
[0005] 音圈顫抖調諧與機械顫抖調諧唯一不同之處就是利用電磁力代替機械力來驅動 調諧元件，其缺點在於：調諧頻率仍然較低，一般在200Hz左右；引入兩個波紋管就增加了 一個漏氣源；音圈處於一個徑向磁場中，而磁控管本身磁鋼漏磁較強，相互之間容易幹擾。
[0006] 壓電晶體顫抖調諧，其壓電驅動器一般都是雙片壓電晶體，它是上下兩層壓電材 料及很薄的中間彈性導體構成的夾心體，夾心體的兩個外表面分別覆蓋著金屬導電層，三 層導體分別構成了壓電驅動器的三個電極。當兩層壓電晶體上加了相反極性的電壓後，一 層伸長另一層縮短，因此雙片壓電晶體就發生微小的彎曲，彎曲程度正比於外加電壓的大 小。其缺點在於：該調諧方式產生的推動力很小，因此該機構必須處於真空環境中，該晶體 不能經過高溫烘烤，因此不利於整管的排氣及除氣，降低磁控管的壽命及工作穩定性；該調 諧機構需要較高電壓進行驅動，一般都在500-1000V左右，若該機構裝入真空環境中，就必 須引入的引線，而且需要與管殼絕緣，而絕緣體與管殼的封接難度較大，封接處也是一個產 生漏氣漏電的易發部位，對磁控管的可靠性是一個潛在的危險。
[0007] 現有技術中以上幾種調諧方式均無法對溫度進行補償，即在高溫和低溫狀態下， 頻率或調諧帶寬會因材料的熱膨脹而發生較大的變化，降低了磁控管的可靠性。


【發明內容】

[0008] 本發明的目的在於克服上述缺點，提供一種壓電調諧機構，本發明的技術方案是： 一種壓電調諧機構，其特徵在於，所述壓電調諧機構包括壓電陶瓷和位移放大器，所述位移 放大器大致呈"GZI"形狀，所述位移放大器包括彈性部分和支撐部分，所述位移放大器的 四個邊中由彈性合金材料製成的部分構成位移放大器的彈性部分，所述位移放大器的四個 邊中除彈性部分以外的由低膨脹合金製成的部分構成位移放大器的支撐部分，所述彈性合 金的膨脹係數大於壓電陶瓷的膨脹係數，所述壓電陶瓷固定連接位移放大器中相對的兩個 邊，使所述壓電調諧機構大致呈"Ξ"形狀。
[0009] 所述的壓電調諧機構，其特徵在於，所述位移放大器中由壓電陶瓷固定連接的兩 個邊都是由彈性合金材料製成。
[0010] 所述的壓電調諧機構，其特徵在於，所述壓電調諧機構可用於磁控管中。
[0011] 該機構的結構示意圖如圖1所示，當對壓電陶瓷加電後，壓電陶瓷膨脹，從而帶動 位移放大器的端面向外運動，當固定其中一端面後，另外一端面連接到調諧杆上就可得到 兩倍的位移量。若位移放大器採用彈性較好的合金，由於彈性合金的膨脹係數一般都遠大 於壓電陶瓷的膨脹係數，因此當溫度降低時，位移放大器的收縮量遠大於壓電陶瓷的收縮 量，等效於壓電陶瓷伸長，將使位移放大器端面向外移動；反之，當溫度升高時，將使得位 移放大器端面向內產生位移，如此以來，當環境溫度發生變化時，該機構的形狀就會發生變 化，從而造成磁控管的工作頻率發生變化。
[0012] 本發明所述的壓電調諧機構的有益效果是：機電換能效率高，功耗小；響應時間 短，最大調諧頻率高；材料穩定性好；位置重複性好，使得定位精度更高、磁控管的頻率/鎖 頻精度更高；輸出推力很大；位移量大。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為壓電調諧機構結構示意圖 圖中：1-壓電陶瓷、2-支撐部分、3-彈性部分。

【具體實施方式】
[0014] 所述壓電調諧機構包括壓電陶瓷和位移放大器，所述位移放大器大致呈 形狀，所述位移放大器包括彈性部分和支撐部分，圖1中3為彈性部分，由彈性合金製成， 圖1中2為支撐部分，由低膨脹合金製成，所述彈性合金的膨脹係數大於壓電陶瓷的膨脹系 數，所述壓電陶瓷固定連接位移放大器中相對的兩個邊，使所述壓電調諧機構大致呈"F=1 "形狀，壓電調諧機構的位移放大器中由壓電陶瓷固定連接的兩個邊都是由彈性合金材料 製成的彈性部分。通過調整彈性部分和支撐部分的長度，可調整位移放大器的綜合膨脹系 數，使位移放大器的綜合膨脹係數和壓電陶瓷的膨脹係數相同，達到溫度補償的作用，使得 該機構在任何溫度下均不會產生形變，磁控管的工作頻率亦不會因該機構而發生變化。當 對壓電陶瓷加電後，壓電陶瓷膨脹，從而帶動位移放大器的端面向外運動，當固定其中一端 面後，另外一端面連接到調諧杆上就可得到兩倍的位移量。若位移放大器採用彈性較好的 合金，由於彈性合金的膨脹係數一般都遠大於壓電陶瓷的膨脹係數，因此當溫度降低時，位 移放大器的收縮量遠大於壓電陶瓷的收縮量，等效於壓電陶瓷伸長，將使位移放大器端面 向外移動；反之，當溫度升高時，將使得位移放大器端面向內產生位移，如此以來，當環境溫 度發生變化時，該機構的形狀就會發生變化，從而造成磁控管的工作頻率發生變化。
【權利要求】
1. 一種壓電調諧機構，其特徵在於，所述壓電調諧機構包括壓電陶瓷和位移放大器，所 述位移放大器大致呈"!！□"形狀，所述位移放大器包括彈性部分和支撐部分，所述位移放 大器的四個邊中由彈性合金材料製成的部分構成位移放大器的彈性部分，所述位移放大器 的四個邊中除彈性部分以外的由低膨脹合金製成的部分構成位移放大器的支撐部分，所述 彈性合金的膨脹係數大於壓電陶瓷的膨脹係數，所述壓電陶瓷固定連接位移放大器中相對 的兩個邊，使所述壓電調諧機構大致呈"Ξ"形狀。
2. 如權利要求1所述的壓電調諧機構，其特徵在於，所述位移放大器中由壓電陶瓷固 定連接的兩個邊都是由彈性合金材料製成。
3. 如權利要求2所述的壓電調諧機構，其特徵在於，所述壓電調諧機構可用於磁控管 中。
【文檔編號】H01J23/18GK104103475SQ201310262414
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年6月27日 優先權日:2013年6月27日
【發明者】陳彈蛋, 宋瓊英, 汪宇 申請人:成都國光電氣股份有限公司