Учебное пособие. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. - 131 с.
Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с разработкой, исследованием и применением пьезоэлектрических преобразователей в качестве исполнительных устройств для микроперемещений. Проблема прецизионного позиционирования оптических элементов, различного инструмента весьма актуальна в наши дни, когда во многих областях науки и техники активно внедряются нанотехнологии, создаются сверхточные оптические и оптико-электронные приборы и системы. Круг задач, где применяются пьезоэлектрические исполнительные устройства постоянно расширяется: это и автомобилестроение, и прецизионное станкостроение, фото- и видеотехника. Представляется, что современный специалист в области приборостроения должны владеть основными вопросами, связанными с проектированием, элементной базой пьезоэлектрических исполнительных устройств, разбираться в их конструктивных особенностях и способах управления.
В первом разделе учебного пособия содержится информация о распространении пьезоактивных устройств в различных областях, приводятся конкретные примеры. Дается историческая справка внедрения пьезоэлектрического эффекта в технические системы. Раскрывается физическая природа прямого и обратного пьезоэффектов, предлагается подход к их математическому описанию. Второй раздел пособия посвящен материальной базе пьезоэлектрических исполнительных устройств: от современной пьезокерамики до законченного в своем конструктивном исполнении пьезодвигателя. Анализируются физические свойства различных отечественных и зарубежных пьезоматериалов, даются рекомендации по их применению в исполнительных устройствах. Приводятся аналитические выражения для расчета статических характеристик типовых пьезоэлементов и актюаторов. В третьем разделе рассматривается подход к составлению модели пьезодвигателя на примере многослойного пьезоактюатора с нагрузкой. Опираясь на данный материал, студенты смогут составить математическое описание и других пьезоэлектрических исполнительных устройств. В этом же разделе рассматриваются проблемы, связанные с нелинейностью статических характеристик пьезоактюаторов, называются причины их появления, даются рекомендации по их учету при моделировании. Четвертый раздел содержит рекомендации по структуре и составу функциональных схем цифровых пьезоприводов, рассматриваются часто встречающиеся варианты с регулированием по выходу и подчиненным регулированием. В качестве примеров приводятся системы и приводы, разработанные авторами в последние годы. Кроме того, учебное пособие содержит ряд приложений с информацией о характеристиках отечественных и зарубежных пьезоматериалов, стандартные ряды отечественных пьезоэлементов и др., что может быть полезным для студентов при выполнении аудиторных и домашних практических заданий.
