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機(jī)械封裝壓電陶瓷的優(yōu)點(diǎn)

       超導(dǎo)現(xiàn)象早在上世紀(jì)初就被荷蘭科學(xué)家翁內(nèi)斯(Heike Kamerlingh Onnes)發(fā)現(xiàn)了,但利用超導(dǎo)材料制造諧振腔的想法直到50年代才被科學(xué)家所提出。

       超導(dǎo)體具有諸多奇特的物理性質(zhì),如無(wú)阻載流的能力、一定的抗磁特性、宏觀量子相干特性等。而高溫超導(dǎo)材料具有其他材料無(wú)法相比的電、磁、熱等性能,可使應(yīng)用系統(tǒng)的性能及可靠性大幅提高。因此,高溫超導(dǎo)技術(shù)也是世界高科技競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。

       超導(dǎo)體的工作溫度在低于其本身的超導(dǎo)臨界溫度時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出其超導(dǎo)性能,因此超導(dǎo)體的應(yīng)用要求嚴(yán)格的溫度條件限制。

       導(dǎo)諧振腔是超導(dǎo)組元的重要組成部分,用于補(bǔ)償或阻尼超導(dǎo)腔運(yùn)行時(shí)由于洛倫茲力、束流負(fù)載效應(yīng)、麥克風(fēng)效應(yīng)等影響產(chǎn)生的頻率變化。

       超導(dǎo)腔調(diào)諧器一般分為擠壓和拉伸兩種工作方式,對(duì)超導(dǎo)腔的形狀和剛性有一定的要求。通過(guò)改變腔體軸向長(zhǎng)度,即改變超導(dǎo)腔每個(gè)單元內(nèi)部間隙來(lái)改變超導(dǎo)腔的頻率??梢詫⒚總€(gè)單元簡(jiǎn)單比作電容,當(dāng)兩極板間隙發(fā)生變化時(shí),電容相應(yīng)變化,從而改變諧振回路的諧振頻率。
       超導(dǎo)腔的頻率失諧和不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致加速電場(chǎng)不穩(wěn)定,使束流質(zhì)量下降,甚至導(dǎo)致不穩(wěn)定性丟束,并且在失諧情況下需要發(fā)射機(jī)功率也會(huì)增大。

       調(diào)諧器是超導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分,用來(lái)控制超導(dǎo)腔的頻率,補(bǔ)償束流對(duì)腔頻率的影響。它主要由兩部分構(gòu)成:機(jī)械調(diào)諧機(jī)構(gòu)和壓電陶瓷調(diào)諧機(jī)構(gòu)。機(jī)械調(diào)諧是慢調(diào)諧機(jī)構(gòu),調(diào)諧范圍大(幾百K赫茲),而壓電陶瓷調(diào)諧是快調(diào)諧機(jī)構(gòu),調(diào)諧范圍?。◣缀掌潱?/span>

       大部分調(diào)諧器,特別是快調(diào)諧機(jī)構(gòu),需要工作在低溫、真空、輻射的惡劣環(huán)境中,既要保證調(diào)諧器低溫收縮變形后不被卡死,又要保證較高的調(diào)諧效率和調(diào)諧精度,因此頻率調(diào)諧系統(tǒng)的研制難度非常大,需要綜合考慮具體的腔型、工作環(huán)境、加速器運(yùn)動(dòng)方式等。

快調(diào)諧機(jī)構(gòu)利用的是壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng),在外電場(chǎng)作用下,發(fā)生形變,形變與外電場(chǎng)強(qiáng)度大小成正比。

新鳴電子機(jī)械封裝壓電陶瓷,它的主要優(yōu)點(diǎn)是高分辨率、高動(dòng)態(tài)、大出力、兼容真空環(huán)境等,應(yīng)用于1.3GHz超導(dǎo)腔中快調(diào)諧范圍為2.5kHz@T=2K,頻率分辨精度0.3~1.8Hz。

機(jī)械封裝壓電陶瓷與裸陶瓷相比,機(jī)械強(qiáng)度更高。工作在輻射、低溫、真空的環(huán)境,需要在2K左右低溫下產(chǎn)生位移運(yùn)動(dòng),因此高強(qiáng)度的機(jī)械封裝壓電陶瓷適合作為快調(diào)諧機(jī)構(gòu)。

機(jī)械封裝壓電陶瓷的優(yōu)點(diǎn):

1,易于安裝,有內(nèi)螺紋、外螺紋、球頭、平頭可選;

2,高機(jī)械強(qiáng)度,將壓電陶瓷保護(hù)于內(nèi)部;

3,可選閉環(huán)反饋傳感器,從而修正壓電陶瓷的遲滯與蠕變;

4,高動(dòng)態(tài),壓電陶瓷在高頻振動(dòng)時(shí),會(huì)產(chǎn)生一定熱量使自身溫度升高,機(jī)械封裝可將熱量導(dǎo)出,且可在外殼體增加散熱片,提高壓電陶瓷的工作頻率;

5,可承受一定的拉力,機(jī)械封裝壓電陶瓷可承受一定拉力,而裸陶瓷不可承受拉力;

6,高可靠性,可承受一定側(cè)向力和彎曲力,而裸陶瓷不能;

7,抗干擾性,無(wú)磁不繡鋼外殼,可防止外界電場(chǎng)干擾。

快調(diào)諧用壓電陶瓷促動(dòng)器型號(hào)、參數(shù)舉例:

名稱:壓電陶瓷促動(dòng)器

型號(hào):60VS35

位移:80μm@300K

出力:25000N

負(fù)載力:35000N

拉力上限:4000N

工作溫度:可達(dá)2K

        名稱:壓電陶瓷促動(dòng)器

型號(hào):40VS20

位移:38μm@300K

出力:4700N

拉力上限:700N

工作溫度:可達(dá)2K

快調(diào)諧壓電陶瓷促動(dòng)器控制器

快調(diào)諧的壓電控制器采用的是新鳴電子系列壓電控制器,可進(jìn)行模擬和數(shù)字控制,通信接口有串口、USB等,也可進(jìn)行鍵盤操作,可選擇單通道、雙通道或更多通道的控制。





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