CN105807422A - 以圆板型压电促动器为驱动的变形镜及力学驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以圆板型压电促动器为驱动的变形镜。所述以圆板型压电促动器为驱动的变形镜包括整体呈平板结构镜片和多个依次固定在所述镜片的压电促动器，相邻两个所述压电促动器相对间隔设置；每一所述压电促动器均是双压电片圆板结构，并包括依次层叠设置的第一压电层、金属层和第二压电层，所述压电促动器的第一压电层和第二压电层均与具有相同电压的外电源电连接，所述金属层是所述第一压电层和所述第二压电层的共同电极，且所述金属层接地设置。本发明还提供一种基于以圆板型压电促动器为驱动的变形镜的力学驱动方法。

Description

以圆板型压电促动器为驱动的变形镜及力学驱动方法

技术领域

本发明属于压电促动器技术领域，具体涉及一种以圆板型压电促动器为驱动的变形镜及力学驱动方法。

背景技术

压电材料具有优秀的力电耦合性能。压电材料研制的促动器具有反应速度快、精度高等特点，在工业界具有广泛的应用。然而，市场上压电促动器有普遍存在量程小局限性。由于量程小，压电促动器主动和自适应光学望远镜/射电望远镜应用上受到很大的限制。主动和自适应光学系统需要较高频率带宽，而这又很多程度上受制于系统所采用促动器谐振频率。

因此，有必要提供一种以圆板型压电促动器为驱动的变形镜及力学驱动方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以圆板型压电促动器为驱动的变形镜及力学驱动方法。

本发明的技术方案如下：一种以圆板型压电促动器为驱动的变形镜包括整体呈平板结构镜片和多个依次固定在所述镜片的压电促动器，相邻两个所述压电促动器相对间隔设置；每一所述压电促动器均是双压电片圆板结构，并包括依次层叠设置的第一压电层、金属层和第二压电层，所述压电促动器的第一压电层和第二压电层均与具有相同电压的外电源电连接，所述金属层是所述第一压电层和所述第二压电层的共同电极，且所述金属层接地设置。

优选地，每一所述压电促动器采取简支的方式支撑。

优选地，所述第一压电层和所述第二压电层均是由压电材料加工而成。

优选地，所述第一压电层、所述金属层和所述第二压电层的形状相同。

一种基于上述的圆板双压电促动器为驱动的变形镜的力学驱动方法，包括如下步骤：

根据自适应光学系统中波前校正需求，获得所述镜片的形变参数；

根据所述镜片的形变参数，计算出每一所述压电促动器所处位置的变形量；

根据所述变形量，对每一所述压电促动器进行独立地施加电压。

优选地，所述压电促动器的力-位移的计算公式如下：

N为正整数，

其中，K_dm表示所述镜片的刚度矩阵，F和d是相对应的维矢量，d^N是第N个所述压电促动器的位移，F^N是所述压电促动器所受的合力，d₀是所有所述压电促动器位移的平均值。

优选地，所述压电促动器的电压、位移和力之间的关系如下：

F＝k_VV+k_sd_s,

其中，F是所述压电促动器所受的合力，V是所述压电促动器所施加的电压，ds是所述压电促动器的位移，Kv和Ks是与所述压电促动器结构相关的常数。

本发明的有益效果在于：所述以圆板型压电促动器为驱动的变形镜中的压电促动器采用依次层叠设置的第一压电层、金属层和第二压电层组成的三层结构，而且所述第一压电层和所述第二压电层施加相同的电压时，由于电场方向相反，而极化方向相同，则所述第一压电层拉伸，所述第二压电层压缩，或者所述第一压电层压缩，所述第二压电层拉伸，从而导致整个压电结构实现弯曲形变，如拱穹状，从而获得大量程。

附图说明

图1是本发明实施例提供的以圆板型压电促动器为驱动的变形镜的结构示意图；

图2是图1所示以圆板型压电促动器为驱动的变形镜中压电促动器的结构示意图；

图3是图2所示压电促动器的立体示意图；

图4a是图1所示以圆板型压电促动器为驱动的变形镜的有限元模型示意图；

图4b是图1所示以圆板型压电促动器为驱动的变形镜的压电促动器的分布示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非上下文另有特定清楚的描述，本发明中的元件和组件，数量既可以单个的形式存在，也可以多个的形式存在，本发明并不对此进行限定。可以理解，本文中所使用的术语“和/或”涉及且涵盖相关联的所列项目中的一者或一者以上的任何和所有可能的组合。

请同时参阅图1、图2和图3，图1是本发明实施例提供的以圆板型压电促动器为驱动的变形镜的结构示意图；图2是图1所示以圆板型压电促动器为驱动的变形镜中压电促动器的结构示意图；图3是图2所示压电促动器的立体示意图。本发明实施例提供的以圆板型压电促动器为驱动的变形镜100包括整体呈平板结构镜片10和多个依次固定在所述镜片10的压电促动器20，相邻两个所述压电促动器20相对间隔设置。其中，所述镜片10是常规的光学镜片。

每一所述压电促动器20包括依次层叠设置的第一压电层21、金属层22和第二压电层23。在本实施例中，所述压电促动器20的第一压电层21和第二压电层23均与具有相同电压的外电源电连接，所述金属层22是所述第一压电层21和所述第二压电层23共同的电极，且所述金属层22接地设置。优选地，每一所述压电促动器20采取简支的方式支撑。可选择地，每一所述压电促动器20可以在其边缘部分采取简支的方式支撑。

而且，所述第一压电层21和所述第二压电层23均是由压电材料加工而成，所述金属层22可以是有铁、铜、铝等金属或其合金加工而成，本发明对此不作限定。进一步地，所述第一压电层21、所述金属层22和所述第二压电层23的形状相同。在本实施例中，所述压电促动器20是双压电片圆板结构，则，所述第一压电层21、所述金属层22和所述第二压电层23均为圆形形状。

具体地，所述压电促动器20的第一压电层21和第二压电层23的极化方向一致，都沿着压电片表面法向方向。如果当所述第一压电层21和所述第二压电层23施加相同的电压时，由于电场方向相反，而极化方向相同，则所述第一压电层21拉伸，所述第二压电层23压缩，或者所述第一压电层21压缩，所述第二压电层23拉伸，从而导致整个压电结构实现弯曲形变，如拱穹状，从而获得大量程。其中圆板中心的形变产生最大形变位移，即促动器有效位移d。

具体地，每一个所述压电促动器20的中心通过杆垫链接到所述镜片10。所述杆垫这里是圆柱形状，其地面的半径为r_pad和底面面积为A_pad＝πr² _pad.所述压电促动器20采取简支方式支撑。所述压电促动器20的总厚度为2h,金属层的厚度为2c,圆板的直径为2a(其中2a>>r_pad).工作的时候，促动器会受到杆垫截面应力的影响

$F=\underset{A}{\∫}{T}_{z}dS={\stackrel{\‾}{T}}_z{A}_{pad}={\mathrm{\πr}}_{pad}^2{\stackrel{\‾}{T}}_z.---\left(1\right)$

这里T_z和F分别表示杆垫截面应力和等效集中力。所述变形镜100工作时候，每一个压电促动器20都会受到其他压电促动器20作用力的影响，F是这些作用力的合力。

而且，从弹性力学出发，结合线性压电理论和有限元理论，建构了圆板双压电片促动器为驱动的变形镜的力电模型，基于此模型可以对该类型变形镜进行更优化的设计。

具体地，如图4a和图4b所示，z方向为圆板的法向坐标，r为圆板径向坐标，θ为圆周角的坐标。由于圆板厚度远远小于它的半径，即2h/a<<1，而且挠度u_z(r)是轴对称的，根据弹性力学理论，圆板的应变可以表示为

${\mathrm{\&epsiv;}}_r=-{\mathrm{zu}}_{z,rr},{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}}=-\frac{z}{r}{u}_{z,r}.---\left(1\right)$

为了简化，用(1,2,3)分别表示(r,θ,z).由于圆板很薄，则应力σ₂₃和σ₃₁非常小，可以忽略，从而可以得到各压电层的电场：

$E_1=0,E_2=0,E_3=\left\{\begin{array}{cc}-V/(h-c),& atc<z<h,\\ V/(h-c),& at-h<z<-c.\end{array}\right.---\left(2\right)$

由于挠度是关于z轴对称，则有

$u_{\mathrm{\&theta;}}=0,\frac{\&part;}{\&part;\mathrm{\&theta;}}=0.---\left(3\right)$

因此σ₁₂＝0.由于c₁₁＝c₁₂,c₁₃＝c₂₃,e₃₁＝e₃₂,则本构关系可以写成如下形式

$\begin{array}{c}{T}_{rr}=c_{11}{\mathrm{\&epsiv;}}_{rr}+c_{12}{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}+c_{13}{\mathrm{\&epsiv;}}_{zz}-e_{31}{E}_3,\\ T_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}=c_{12}{\mathrm{\&epsiv;}}_{rr}+c_{11}{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}+c_{13}{\mathrm{\&epsiv;}}_{zz}-e_{31}{E}_3,\\ T_{zz}=c_{13}{\mathrm{\&epsiv;}}_{rr}+c_{13}{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}+c_{33}{\mathrm{\&epsiv;}}_{zz}-e_{33}{E}_3.\end{array}---\left(4\right)$

由于板很薄，则σ_zz＝0.则顶层和底层压电层的本构关系可以分别写成如下形式：

$\begin{array}{c}{T_1}_{rr}=c_{11}^p{\mathrm{\&epsiv;}}_{rr}+c_{12}^p{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}+e_{31}^{p}V/(h-c),\\ {T_1}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}=c_{12}^p{\mathrm{\&epsiv;}}_{rr}+c_{11}^p{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}+e_{31}^{p}V/(h-c).\end{array}---\left(5\right)$

$\begin{array}{c}{T_1}_{rr}=c_{11}^p{\mathrm{\&epsiv;}}_{rr}+c_{12}^p{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}-e_{31}^{p}V/(h-c),\\ {T_3}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}=c_{12}^p{\mathrm{\&epsiv;}}_{rr}+c_{11}^p{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}-e_{31}^{p}V/(h-c).\end{array}---\left(5\right)$

这里另外，我们可以得到金属层的本构关系：

$\begin{array}{c}{T_2}_{rr}=c_{11}^A{\mathrm{\&epsiv;}}_{rr}+c_{12}^A{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}},\\ {T_2}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}=c_{12}^A{\mathrm{\&epsiv;}}_{rr}+c_{11}^A{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}.\end{array}---\left(7\right)$

这里E_m和ν分别是金属层的杨氏模量和泊松比。我们对正应力与z的乘积沿厚度方向积分可以得到相应弯矩：

$\begin{array}{c}{M}_r={\&Integral;}_{-h}^h{T}_{rr}zdz=-\frac{2c^3}{3}(B_1{u}_{z,rr}+B_2\frac{u_{z,r}}{r})+e_{31}^{p}V(h+c),\\ M_{\mathrm{\&theta;}}={\&Integral;}_{-h}^h{T}_{\mathrm{\&theta;}\mathrm{\&theta;}}zdz=-\frac{2c^3}{3}(B_2{u}_{z,rr}+B_1\frac{u_{z,r}}{r})+e_{31}^{p}V(h+c).\end{array}---\left(8\right)$

这里和γ＝(h/c)³-1.我们对剪应力沿厚度方向积分，可以得到单位长度的剪力：

$\begin{array}{c}{Q}_r={\&Integral;}_{-h}^h{T}_{rz}dz=M_{r,r}+\frac{M_r-M_{\mathrm{\&theta;}}}{r}\\ =\frac{2c^3{B}_1}{3}(-u_{z,rrr}-\frac{u_{z,rr}}{r}+\frac{u_{z,r}}{r^2}).\end{array}---\left(9\right)$

根据弹性力学理论，我们可以得到圆板的控制方程：

$\frac{Q_r}{r}+Q_{r,r}=0.---\left(10\right)$

根据方程(9)和(10),我们得到

${\&dtri;}^2{\&dtri;}^2{u}_z=0.---\left(11\right)$

这里是拉普拉斯算子.由于压电促动器是边缘r＝a简支,我们得到

u_z(a)＝0,M_r(a)＝0,u_z,r(r_pad)＝0,2πr_padQ_r(r_pad)-F＝0.(12)

方程(11)一般解为

u_z＝C₁+C₂r²+C₃logr+C₄r²logr.(13)

这里C₁-C₄是待定常数.从方程(12),我们可以得到

C₁+C₂a²+C₃loga+C₄a²loga＝0(14)

由于u_z,r＝0在r＝r_pad得到

$2C_2{r}_{pad}+\frac{C_3}{r_{pad}}+C_4{r}_{pad}(1+2log{r}_{pad})=0---\left(15\right)$

由于M_r＝0在r＝a要求

$-\frac{4c^3}{3}(B_1+B_2)C_2-\frac{2(B_2-B_1)c^3{C}_3}{3a^2}-\frac{2}{3}{c}^3\&lsqb;3B_1+B_2+2(B_1+B_2)\log a\&rsqb;C_4+e_{31}^p(h+c)V=0---\left(16\right)$

方程(12)可以简化成

F+8C₄πc³B₁＝0.(17)

从方程(14)-(17),我们可以得到C₁-C₄

C₁＝Λ₁F+Λ₂V，

C₂＝Λ₃F+Λ₄V，

C₂＝Λ₃F+Λ₄V，

C₄＝Λ₇F，

$\begin{array}{c}{\mathrm{\&Lambda;}}_1=a^2\{-a^2(3B_1+B_2)+(B_2-B_1)r_{pad}^2+2r_{pad}^2\{2(B_1+B_2){\log }^{2}a+(B_2-B_1)\log r_{pad}\\ -\log a\&lsqb;B_2-3B_1+2(B_1+B_2)\log r_{pad}\&rsqb;\left\}\right\}/{\mathrm{\&Gamma;}}_2,\\ {\mathrm{\&Lambda;}}_2=-3a^2{e}_{31}^p(c+h)(a^2-r_{pad}^2\log a)/{\mathrm{\&Gamma;}}_1,\\ {\mathrm{\&Lambda;}}_3=\&lsqb;-a^2(3B_1+B_2)+(B_2-B_1)r_{pad}^2-2a^2(B_1+B_2)\log a+2(B_2-B_1)r_{pad}^2\log r_{pad}\&rsqb;/{\mathrm{\&Gamma;}}_1,\\ {\mathrm{\&Lambda;}}_4=3a^2{e}_{31}^p(c+h)/{\mathrm{\&Gamma;}}_2,\\ {\mathrm{\&Lambda;}}_5=-4{\mathrm{ar}}_{pad}^2\&lsqb;B_1+(B_1+B_2)(\log a-\log r_{pad})\&rsqb;/{\mathrm{\&Gamma;}}_1,\\ {\mathrm{\&Lambda;}}_6=-6a^2{e}_{31}^p(c+h)r_{pad}^2,\\ {\mathrm{\&Lambda;}}_7=-\frac{1}{8B_1{c}^3\mathrm{\&pi;}},\end{array}---\left(18\right)$

${\mathrm{\&Gamma;}}_1=16B_1{c}^3\mathrm{\&pi;}\&lsqb;a^2(B_1+B_2)+(B_1-B_2)r_{pad}^2\&rsqb;,$

Γ₂＝16B₁(B₁+B₂)c³π.

从方程(13)和(18),我们得到

u_z(r)＝Λ₁F+Λ₂V+(Λ₃F+Λ₄V)r²+(Λ₅F+Λ₆V)logr+Λ₇Fr²logr.(19)

$d_s=u_z\left(r_{pad}\right)={\mathrm{\&Lambda;}}_{1}F+{\mathrm{\&Lambda;}}_{2}V+({\mathrm{\&Lambda;}}_{3}F+{\mathrm{\&Lambda;}}_{4}V)r_{pad}^2+({\mathrm{\&Lambda;}}_{5}F+{\mathrm{\&Lambda;}}_{6}V)\log r_{pad}+{\mathrm{\&Lambda;}}_7{\mathrm{Fr}}_{pad}^{2}log{r}_{pad}.---\left(20\right)$

这里d_s表示在r＝r_pad的挠度也就是位移。而且，基于方程(20)，我们可以得到：

$\begin{array}{c}F=k_{V}V+k_s{d}_s,\\ k_V=-\frac{{\mathrm{\&Lambda;}}_2+{\mathrm{\&Lambda;}}_4{r}_{pad}^2+{\mathrm{\&Lambda;}}_6\log r_{pad}}{{\mathrm{\&Lambda;}}_1+{\mathrm{\&Lambda;}}_3{r}_{pad}^2+{\mathrm{\&Lambda;}}_5\log r_{pad}+{\mathrm{\&Lambda;}}_7{r}_{pad}^2\log r_{pad}},\\ k_s=\frac{1}{{\mathrm{\&Lambda;}}_1+{\mathrm{\&Lambda;}}_3{r}_{pad}^2+{\mathrm{\&Lambda;}}_5\log r_{pad}+{\mathrm{\&Lambda;}}_7{r}_{pad}^2\log r_{pad}}.\end{array}---\left(21\right)$

进一步地，基于动力学模型，则有动力学的挠度为u_z(r,t),方程(1)-(9)和静态模型是一样的。促动器运动方程为：

$\frac{Q_r}{r}+Q_{r,r}=m{\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{u}}_z.---\left(22\right)$

这里m＝2[ρ(h-c)+ρ′c]表示单位质量，ρ和ρ′分别是压电材料和金属材料的密度。把(9)代人(22)得到

$-K{\&dtri;}^2{\&dtri;}^2{u}_z=m{\stackrel{\&CenterDot;\&CenterDot;}{u}}_z---\left(23\right)$

这里K＝2c³B₁/3.由于促动器在r＝a简单支撑,所以它的动态边界条件为

u_z(a,t)＝0,M_r(a,t)＝0,u_z,r(r_pad,t)＝0,2πr_padQ_r(r_pad,t)-F＝0(24)

由于采用简谐振动方式来考察圆板的性能，则有

$\{u_z(r,t),V\left(t\right)\}=\mathrm{Re}\{\&lsqb;U\left(r\right),\stackrel{\&OverBar;}{V}\&rsqb;\exp \left(i\mathrm{\&omega;}t\right)\}.---\left(25\right)$

方程(23)一般解为

U＝H₁J₀(βr)+H₂Y₀(βr)+H₃I₀(βr)+H₄K₀(βr).(26)

这里α⁴＝mω²/K,J₀(αr),Y₀(αr),I₀(αr)和K₀(αr)分别是零阶第一类、零阶第二类、修正零阶第一类和修正零阶第二类贝塞耳函数。从方程(24)和(26),H₁—H₃可以得到.所以，我们可以得到动态位移为

d_d＝|U(r_pad)|＝|H₁J₀(βr_pad)+H₂Y₀(βr_pad)+H₃I₀(βr_pad)+H₄K₀(βr_pad)|.(27)

而且，考察所述圆板双压电片促动器为驱动的变形镜的影响函数，设定促动器是在不同的位置驱动变形的单元，这里连续镜面力学性能是线性的，促动器的数量为N_act.根据连续镜面和促动器的结构，我们可以得到各个促动器里力-位移的关系：

$\left\{F^N\right\}=\&lsqb;{K_{dm}^M}^N\&rsqb;\{d_s^N-d_0\}.---\left(28\right)$

K_dm表示N_act×N_act连续镜面的刚度矩阵。F和d是N_act维矢量.d^N表示第N-th个促动器的位移,F^N表示该促动器所受的合力。字母上标表示变形镜各个单元的矩阵和矢量，重复的字母表示求和。d₀表示所有促动器位移的平均值。当促动器所受的集中力的大小决定于其位移与平均位移d₀的相对值。当促动器位移大于平均位移的时候，该促动器受其他促动器的作用，而且所有作用力的合力为压缩的力。反之，如果当促动器位移小于平均位移的时候，该促动器受其他促动器的作用，而且所有作用力的合力为拉伸的力。当所有促动器都施加相同的电压的时候，促动器的位移一样，则所有促动器所受的力为0。

而且，K_dm可以通过有限元模型得到。这里以21单元的该类变形镜为例子说明，如图4a所示。该有限元模型只包括连续玻璃镜面和杆垫，促动器没有包括在内，参见图4b。通过给第N个杆垫一个Z方向的单位位移，其他杆垫的施加0位移约束。各个杆垫会产生反力，每个杆垫的反力等于该杆垫对应连续镜面该单位的刚度，从而可以得到N_act个刚度，它们形成刚度矩阵的第N行元素。同理，我们可以得到刚度矩阵的其他行的元素，从而构成N_act×N_act连续镜面的刚度矩阵。

从方程.(21)和(28),可以得到

$\&lsqb;{K_{dm}^M}^N\&rsqb;\{d^N-d_0\}=k_s\left\{d^N\right\}+k_v\left\{V^N\right\}.---\left(29\right)$

这里

$d_0=\frac{1}{N_{act}}\underset{N}{\&Sigma;}{d}^N.---\left(30\right)$

从方程(29)和(30)得到

[K]{d^N}＝k_v{V^N}.(31)

这里

$\&lsqb;K\&rsqb;=\&lsqb;{K_{dm}^M}^N\&rsqb;\&lsqb;K^{d_0}\&rsqb;-k_s\&lsqb;I\&rsqb;---\left(32\right)$

$K_{ij}^{d_0}=\left\{\begin{array}{cc}1-1/N_{act}& ati=j,\\ -1/N_{act}& ati\&NotEqual;j.\end{array}\right.---\left(33\right)$

从方程(32)和(33),可以知道[I]是N_act×N_act的单位矩阵，是一个N_act×N_act的矩阵。方程组(31)里包含N_act个关于位移线性方程。只有给出一组电压的值，把这个矢量代人到方程组里，我们就可以得到一组位移的解。最终，连续镜面法向位移函数w(x,y)可以通过影响函数f^N(x,y)和方程组求出的位移重组后而得到：

$w(x,y)=\underset{N}{\&Sigma;}{f}^N(x,y)d^N.---\left(34\right)$

而且，本发明还提供一种基于所述圆板双压电促动器为驱动的变形镜100的力学驱动方法。所述驱动方法包括如下步骤：

根据自适应光学系统中波前校正需求，获得所述镜片10的形变参数；

根据所述镜片10的形变参数，计算出每一所述压电促动器20所处位置的变形量；

根据所述变形量，对每一所述压电促动器20进行独立地施加电压。

需要说明的是，所述压电促动器20的力-位移的计算公式如下：

N为正整数，

其中，K_dm表示所述镜片10的刚度矩阵，F和d是相对应的维矢量，d^N是第N个所述压电促动器20的位移，F^N是所述压电促动器20所受的合力，d₀是所有所述压电促动器20位移的平均值。

而且，所述压电促动器20的电压、位移和力之间的关系如下：

F＝k_VV+k_sd_s,

其中，F是所述压电促动器所受的合力，V是所述压电促动器所施加的电压，ds是所述压电促动器的位移，Kv和Ks是与所述压电促动器结构相关的常数。

相较于现有技术，本发明提供的以圆板型压电促动器为驱动的变形镜中的压电促动器采用依次层叠设置的第一压电层、金属层和第二压电层组成的三层结构，而且所述第一压电层和所述第二压电层施加相同的电压时，由于电场方向相反，而极化方向相同，则所述第一压电层拉伸，所述第二压电层压缩，或者所述第一压电层压缩，所述第二压电层拉伸，从而导致整个压电结构实现弯曲形变，如拱穹状，从而获得大量程。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种以圆板型压电促动器为驱动的变形镜，其特征在于：包括整体呈平板结构镜片和多个依次固定在所述镜片的压电促动器，相邻两个所述压电促动器相对间隔设置；

每一所述压电促动器均是双压电片圆板结构，并包括依次层叠设置的第一压电层、金属层和第二压电层，所述压电促动器的第一压电层和第二压电层均与具有相同电压的外电源电连接，所述金属层是所述第一压电层和所述第二压电层的共同电极，且所述金属层接地设置。

2.根据权利要求1所述的以圆板型压电促动器为驱动的变形镜，其特征在于：每一所述压电促动器采取简支的方式支撑。

3.根据权利要求1所述的以圆板型压电促动器为驱动的变形镜，其特征在于：所述第一压电层和所述第二压电层均是由压电材料加工而成。

4.根据权利要求3所述的以圆板型压电促动器为驱动的变形镜，其特征在于：所述第一压电层、所述金属层和所述第二压电层的形状相同。

5.一种基于权利要求1所述的圆板双压电促动器为驱动的变形镜的力学驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据自适应光学系统中波前校正需求，获得所述镜片的形变参数；

根据所述镜片的形变参数，计算出每一所述压电促动器所处位置的变形量；

根据所述变形量，对每一所述压电促动器进行独立地施加电压。

6.根据权利要求5所述的以梁型压电促动器为驱动的变形镜的力学驱动方法，其特征在于，所述压电促动器的力-位移的计算公式如下：

N为正整数，

其中，K_dm表示所述镜片的刚度矩阵，F和d是相对应的维矢量，d^N是第N个所述压电促动器的位移，F^N是所述压电促动器所受的合力，d₀是所有所述压电促动器位移的平均值。

7.根据权利要求6所述的以梁型压电促动器为驱动的变形镜的力学驱动方法，其特征在于，所述压电促动器的电压、位移和力之间的关系如下：

F＝k_VV+k_sd_s，

其中，F是所述压电促动器所受的合力，V是所述压电促动器所施加的电压，ds是所述压电促动器的位移，Kv和Ks是与所述压电促动器结构相关的常数。