
納米位移臺(tái)微小掃描出現(xiàn)鋸齒的原因
納米位移臺(tái)在做微小掃描時(shí)出現(xiàn)鋸齒,一般不是單一原因造成的,而是機(jī)械、驅(qū)動(dòng)和控制多方面因素疊加的結(jié)果。不同品牌、不同結(jié)構(gòu)的納米位移臺(tái)在低速和小位移段的表現(xiàn)差異很大,使用前需要結(jié)合具體型號(hào)判斷,選型和調(diào)校都要看好。
常見的是摩擦和爬行效應(yīng)。在極小位移、低速運(yùn)動(dòng)時(shí),靜摩擦占主導(dǎo),位移臺(tái)會(huì)出現(xiàn)“停一下、跳一下”的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),反饋到掃描軌跡上就像鋸齒。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)分辨率不足也會(huì)導(dǎo)致鋸齒。驅(qū)動(dòng)器的 DAC 分辨率有限,指令在微小步進(jìn)時(shí)呈階梯狀輸出,位移臺(tái)實(shí)際運(yùn)動(dòng)就不連續(xù),掃描曲線自然會(huì)出現(xiàn)周期性起伏。
傳感器噪聲和量化誤差同樣會(huì)放大問題。位移已經(jīng)很小,傳感器本身的噪聲、非線性或分辨率限制,會(huì)被控制系統(tǒng)當(dāng)成真實(shí)位移進(jìn)行修正,造成反復(fù)微調(diào),看起來就是鋸齒。
閉環(huán)參數(shù)不合適也很常見。積分或比例增益過大時(shí),系統(tǒng)在微位移段容易來回修正,形成高頻抖動(dòng);增益過小又會(huì)導(dǎo)致跟隨不連續(xù),兩種情況都會(huì)表現(xiàn)為掃描不平滑。
掃描速度設(shè)置不合理也會(huì)放大鋸齒。速度太低時(shí)更容易落入爬行區(qū),適當(dāng)提高掃描速度,反而可能讓軌跡更平滑。
外界振動(dòng)和電噪聲在微掃描時(shí)影響非常明顯。地面振動(dòng)、線纜拖拽力、驅(qū)動(dòng)器或傳感器的電噪聲,都會(huì)在小位移尺度下直接體現(xiàn)成鋸齒紋。