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影响压电执行器动态性能的一个重要因素，因此，如何设计出高精度动态驱动
电源就成为压电执行器发展过程中面临的重要问题之一。本次课题就是关于如
何设计一种高精度压电执行器驱动电源。
本文第一章主要介绍了压电执行器的起源、 发展应用， 介绍了相关背景资料，
阐述了课题研究的基本内容。第二章则是驱动电路的电路原理图绘制，介绍了
所用软件及驱动电路各模块的原理和电路结构，对电路进行了详细的描述。第
三章则描述了 PCB 板图制作的流程、要点，并且展示了根据原理图所绘制出的
PCB 图。研究的全部内容，则在第四章进行了总结，并对压电执行器技术的未
来发展进行了讨论。
1.2 压电陶瓷的起源和发展
早在 1880 年，法国的居里兄弟首先发现了压电石的压电效应，即某些介质
在收到机械压力时会引发机械变形从而是表面带电。次年他们又用实验验证了
逆压电效应，电场作用于某些物体会引起物体的机械变形，拓宽了电场的应用。
居里兄弟最早发现了压电效应，成为压电材料应用历史的开创者。随后在第一
次世界大战期间，郎之万继承了居里兄弟的研究，率先利用石英的压电效应制
成了水下超声探测器用以探测潜水艇，正式开始将压电材料应用于实际。
1946 年，在美国麻省理工学院的实验室里制成了世界上第一个压电陶瓷材
料——钛酸钡铁电陶瓷。在后来的十几年间，美国、日本、前苏联对于压电陶
瓷先后展开了积极的利用和研究，并制作了超声换能器、谐振器、压力传感器、滤波器、高频换能器等各种压电器件。这使得压电陶瓷的发展进入了新纪元。
1955 年，美国 B.Jaffe 等人取得了突破性进展，他们发现了一种比钛酸钡
压电性能更为优越的材料——PZT 压电陶瓷（锆钛酸铅） ，这一材料的发现大大
推动了压电材料应用的发展，拓宽了压电材料的应用领域。以前用钛酸钡难以
实现的一些用途，如压电陶瓷滤波器和谐振器、应用声表面波（SAW）的滤波器、
延迟线和振荡器等 SAW 器件，随着PZT 的问世都在二十年间逐一得到实现[1]
。
压电陶瓷能将机械能与电能互相转化的特性，我们可以将其运用于很多领
域。比如可以将电能转化为超声振动，从而制作出声纳探测仪用于金属探伤，
深海打捞等。又如利用压电陶瓷对机械振动的敏感可以将微弱的机械振动转化
为电信号，可以用于检测汽车是否超载，探测气象变化，地震的预报检测等。
随着压电陶瓷的发展，这一新型材料在航空航天、地质学、光学微处理、 纳
米科学研究等方面都展现出来重要的作用及发展潜力。我相信这一技术会对我
们的国家经济建设，科技发展，甚至国防军事领域带来深远的影响。
1.3 压电陶瓷的特性
压电陶瓷的优点是：压电常数大（约为石英晶体的 50 倍） ，灵敏度高；可以
通过人工控制改变合成材料配比以达到不同要求的性能；成本也低廉，利于广
泛应用。
压电陶瓷也存在着缺点，单片材料位移小，并且在较高电场作用下具有迟滞
和非线性，迟滞一般都在 14％左右。这些都给压电陶瓷的定位系统的控制带来
了困难。
此外， 压电陶瓷带有显著的温度特性， 主要表现在两个方面： 首先是线膨胀。
即在温度升高的情况下，压电陶瓷会发生膨胀。由于压电执行器多为多片压电
陶瓷片的堆叠，所以在某些情况下，线膨胀带来的影响不可忽略。其次是温度
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