CN112817161B - 一种基于压电叠堆的光学稳像装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压电叠堆的光学稳像装置，包括镜头安装架，镜头安装架位于第一位移放大模块的位移放大方向，并通过连接块连接该第一位移放大模块，整体设在第一矩形框架内；第一矩形框架位于第二位移放大模块的位移放大方向，并通过连接块连接该第二位移放大模块，整体设在第二矩形框架内；第一、第二位移放大模块为并联设置，二者在外加电压的作用下伸长，分别产生作用于镜头安装架正向和负向的位移输出。本发明的位移放大模块在正反方向位移解耦，使得压电叠堆在初始阶段不需要预电压维持一定的预位移。本发明还设计有闭环控制系统，通过稳像装置内置的位移传感器测试位移指标，由中央处理器模块解算并进行高精度位移控制。

Description

一种基于压电叠堆的光学稳像装置及其控制系统

技术领域

本发明专利属于精密光学仪器领域，特别涉及一种基于压电叠堆的光学稳像装置及其控制系统。

背景技术

由于成像载体受姿态变化和振动的影响，将会导致所获取不清晰的图像，影响图像信息的有效性。稳像技术能减轻或消除运动摄像载体对像面的影响，提高所获图像信息的有效性。

目前的稳像技术按照原理进行分类可以分为三种：机械稳像、电子稳像与光学稳像。机械式稳像是利用陀螺等传感器和伺服系统构成的稳定平台来补偿动基座上的摄像系统的相对运动来实现稳像的。电子稳像技术不借助专门的传感器或设备，应用图像处理和电子技术对模糊的图像进行处理。它直接对图像进行算法处理，计算出视频相邻数帧图像间的全局运动矢量，并对其进行补偿，从而达到补偿视频图像帧间抖动的目的。光学稳像技术主要是利用特殊的镜头或CCD(电荷耦合元件)感光元件最大程度地降低外部抖动对拍摄照片质量的影响。其工作原理为：在稳像的光学组件中，设置一些光学元件，如棱镜、反射镜、光楔等，当系统受载体的外部激励而产生任意的抖动时，利用光学元件调整补偿抖动产生的光轴偏移，使得稳像元件能够保持不动或相对运动以保持出射光束方向或像点位置保持不动，即满足了稳像的要求。光学稳像技术区别于机械稳像稳定整个光学仪器/光学系统的方法，只需要稳定光学元件，因此相对于机械稳像技术具有体积重量小、易于实现、稳像效果好等优点，更利于小型化、降低成本。

现有的光学稳像机构，通过多种电弹簧等机构提供光学器件所需位移。由于传统电磁理论的技术瓶颈存在，电磁式位移作动机构的精度与响应带宽等关键参数均受到限制。为了提升稳像精度与系统的响应带宽，近年以来诸多研究机构提出了基于压电作动器的光学稳像机构。这些利用压电材料高精度高可靠性的优点，通过对压电陶瓷叠堆施加电压，并通过三角位移放大机构对位移进行放大输出到光学元件上，利用压电叠堆的稳像系统可以实现纳米级位移控制。但是由于压电叠堆与放大机构的限制，现有的光学稳像机构多利用压电叠堆施加预电压形成预变形，并通过调节电压改变叠堆伸长长度的方式实现正反方向的位移控制，这一方法需要叠堆持续供电，造成一定的能量损失，且陶瓷长时间通电有可能会导致材料退极化。

授权公告号为CN 105071690 B的中国发明专利于2017.08.04公开了一种压电直线作动二维稳像平台。该发明提供了一种新型压电直线作动二维稳像平台，该作动平台在X和Y方向可以分别做双向主动位移输出，从而组合成平面内任意位置的作动。该发明在单方向上的两个压电叠堆的输出位移会相互影响，在X和Y方向的压电叠堆的输出位移也会彼此影响，该机构整体结构刚度较小，高频信号激励下位移放大倍数低，并且二维稳像调节为开环调节，调节精度差，响应速度慢。

发明内容

针对以上提出的问题，本发明提出了一种基于压电叠堆的光学稳像装置及其控制系统，可在正反方向位移解耦，控制精度高，并且不需要施加预电压，有效降低无效能耗。

一种基于压电叠堆的光学稳像装置，包括中空的第一矩形框架、第二矩形框架和镜头安装架，镜头安装架位于第一位移放大模块的位移放大方向，并通过连接块连接该第一位移放大模块，整体设在第一矩形框架内；第一矩形框架位于第二位移放大模块的位移放大方向，并通过连接块连接该第二位移放大模块，整体设在第二矩形框架内；其中，第一位移放大模块和第二位移放大模块为并联设置，二者在外加电压的作用下伸长，分别产生作用于镜头安装架的正向和负向的位移输出。

作为优选，第一位移放大模块包括压电叠堆、垫块和三角位移放大机构，压电叠堆两端过盈连接垫块，并整体设在三角位移放大机构内，第二位移放大模块与第一位移放大模块结构相同。

作为优选，第一矩形框架的外壁和第二矩形框架的内壁通过薄片状第二柔性支撑片连接；所述镜头安装架的外壁和第一矩形框架的内壁通过薄片状第一柔性支撑片连接。

作为优选，第一柔性支撑片、第二柔性支撑片在第一位移放大模块、第二位移放大模块的位移输出方向上具有柔性，垂直于位移输出方向上具有刚性。

作为优选，第一柔性支撑片与第一矩形框架、镜头安装架的连接处均设有倒角；第二柔性支撑片与第一矩形框架、第二矩形框架的连接处均设有倒角。

作为优选，光学稳像装置由高精度线切割加工工艺一次切割成型，材料为弹簧钢；压电叠堆的材料均为PZT-8，极化方向与安装方向相同；压电叠堆的两端均加工有用于为压电叠堆施加电压的银镀层。

本发明还公开一种基于压电叠堆的光学稳像装置控制系统，包括中央处理器模块，中央处理器模块产生控制调制模块的波形输出的参数，并将该参数发送至调制模块；调制模块接收该参数并产生高频SPWM波输出至电压输出模块以产生作用于压电叠堆的输入电压，压电叠堆在输入电压的作用下产生位移量，该位移量通过位移传感器感知形成位移信号，经由信号放大模块放大后发送至中央处理器模块分析处理，形成闭环控制。

作为优选，调制模块产生一组频率超过100kHz的高频单极性阶梯式SPWM波，并通过调节SPWM波的占空比大小来模拟不同大小的电压幅值。

作为优选，电压输出模块包括功率放大模块和开关模块，该功率放大模块对调制模块输出的频率超过100kHz的高频单极性阶梯式SPWM波的电流与电压幅值进行放大处理，用于驱动开关模块的MOS管；开关模块的MOS管与高电压电源相连，经过反复的接通与关断，产生与调制模块产生的SPWM波占空比相同，但幅值被放大的SPWM波，通过调节SPWM波的占空比大小来模拟不同大小的电压幅值。

作为优选，位移传感器为第一电容位移传感器和第二电容位移传感器，第一电容位移传感器粘贴于第一柔性支撑片与第一矩形框架的缝隙之间，第二电容位移传感器粘贴于第二柔性支撑片与第二矩形框架的缝隙之间。

作为优选，位移传感器为第一应变片、第二应变片、第三应变片、第四应变片，第一应变片与第二应变片分别粘贴在第一柔性支撑片的两个柔性臂的中心位置，第三应变片与第四应变片分别粘贴在第二柔性支撑片的两个柔性臂的中心位置。

有益效果：

(1)本发明的第一、第二位移放大模块为并联连接，在正方向与负方向的位移互不影响，避免了传统叠堆放大系统产生的互耦问题；

(2)本发明的第一、第二位移放大模块设在第一、第二矩形框架内，每个压电叠堆均可只输出单向位移，避免了传统叠堆放大系统中需要为叠堆施加预加电压，可以有效降低无效能耗；

(3)本发明的柔性支撑片与框架连接处设有倒角，以减小应力集中，提高使用寿命；

(4)本发明的控制系统采用中央处理器对施加在压电叠堆的作用电压的幅值进行实时调节，可以修正由压电迟滞造成的位移偏移，延长了装置的使用寿命，提高了调节精度；

(5)本发明的光学稳像系统对压电叠堆电压的调节采用了调节高频单极性单边阶梯式SPWM占空比以改变其等效电压的方式，阶梯式SPWM波谐波失真小，效率高，频带宽度大，线性度好，电路结构简单，相较于传统调压电源可以有效减小电路中的能量损失，提高电源效率；

(6)本发明的光学稳像装置和光学稳像系统在中央处理器的协调下相互配合，形成闭环光学稳像装置控制系统，光学稳像的精度高、频带宽。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的装置整体结构图；

图2为本发明的一个实施例的三角位移放大机构图；

图3为本发明的一个实施例的电压-位移图；

图4为本发明的一个实施例的传统电压-位移图；

图5为本发明的一个实施例的光学稳像系统结构框图；

图6位本发明的一个实施例的SPWM波与等效电压占空比关系示意图；

图7为本发明的一个实施例的功放电路原理图；

图8为本发明的一个实施例的开关电路电路原理图；

图9为本发明的一个实施例的开关电路驱动产生的SPWM波形；

图10为本发明的一个实施例的位移传感器设置方案一；

图11为本发明的一个实施例的位移传感器设置方案二；

图12为本发明的一个实施例的电容传感器的工作原理图；

图13为本发明的一个实施例的信号调理电路原理图。

附图标记：1第一位移放大模块，2镜头安装架，3第一柔性支撑片，4第二位移放大模块，5第二柔性支撑片，6第一矩形框架，7第二矩形框架，8三角位移放大机构，9连接块，10垫块，11压电叠堆，12第三应变片，13第四应变片，14第一应变片，15第二应变片，16第一电容位移传感器，17第二电容位移传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出了一种基于压电叠堆光学稳像装置及其控制系统，该装置为具有正反方向位移解耦的光学稳像机构，两个压电叠堆分别设置在第一矩形框架和第二矩形框架内，彼此独立，压电叠堆在初始阶段不需要时间预电压维持一定的预位移，可以有效降低无效能耗；该控制系统为闭环系统，通过稳像装置内置的位移传感器测试位移指标，由中央处理器模块解算并进行高精度位移控制。

如图1所示，为本发明的装置整体结构图。

一种基于压电叠堆的光学稳像装置，包括中空的第一矩形框架6、第二矩形框架7、连接块9、第一位移放大模块1、第二位移放大模块4、第一柔性支撑片3、第二柔性支撑片5与镜头安装架2。镜头安装架2位于第一位移放大模块1的位移放大方向，并通过连接块9连接该第一位移放大模块1，二者整体设在第一矩形框架6内；所述第一矩形框架6位于第二位移放大模块4的位移放大方向，并通过连接块9连接该第二位移放大模块4，二者整体设在第二矩形框架7内。连接块9设在位移放大模块的腰部，起到固定连接作用。第一矩形框架6外壁通过薄片状第二柔性支撑片5与第二矩形框架7的内壁相连接，镜头安装架2的外壁通过薄片状第一柔性支撑片3与第一矩形框架6的内壁相连接。第一性支撑片3、第二柔性支撑片5分别在第一位移放大模块1、第二位移放大模块4的放大位移方向上具有柔性，垂直于放大位移的方向上具有刚性。由于柔性支撑片与框架连接处存在截面突变，在第一柔性支撑片3与所述第一矩形框架6、镜头安装架2的连接处均设倒角；第二柔性支撑片5与第一矩形框架6、第二矩形框架7的连接处均设倒角，以减小应力集中，提高使用寿命。第一位移放大模块1包括压电叠堆11、垫块10和三角位移放大机构8，压电叠堆11为长方体，两端过盈连接垫块9，并整体设置在三角位移放大机构8内，第二位移放大模块4与第一位移放大模块1结构相同。给第一、第二压电叠堆外加电压，第一、第二压电叠堆在电压的作用下长度伸长，伸长量通过三角位移放大机构8放大，使得第一位移放大模块1、第二位移放大模块4分别产生作用于镜头安装架2的正向和负向的位移输出。镜头安装架2为矩形部件，整个光学稳像装置沿镜头安装架2的中轴线成轴对称。本装置由高强度弹簧钢65Mn经过高精度线切割加工制作，压电叠堆的材料为PZT-8，其形状为长方体，且极化方向与安装方向均相同。压电叠堆的两端均加工有银镀层，用于为叠堆施加电压。

如图2所示，为本发明的三角位移放大机构图。当给压电叠堆通上电压后，叠压层电陶瓷会输出一个微小的变形量，通过三角位移放大机构的放大作用，会使三角位移放大机构在径向上输出一个较大的位移。第一位移放大模块1与第二位移放大模块4均采用三角位移放大原理。第一位移放大模块1的压电叠堆11在外加电压作用下长度变长，该形变位移经过三角位移放大机构8放大后产生正方向的位移输出；第二位移放大模块4的压电叠堆11在外加电压作用下长度变长，该形变位移经过三角位移放大机构8放大后产生负方向的位移输出。当压电叠堆11两端电压增大时叠堆伸长产生位移，位移放大器在叠堆的法向方向上输出放大后的位移，该三角位移放大机构的放大倍数与三角形角度有关，表达式为：

μ＝tanθ

如图3所示，为本发明的一个实施例的电压-位移图。

根据压电方程，由施加电场产生的压电材料应变表达式为：

式中dij为压电常数，E为施加的电场向量，Ti为压电材料的应力张量，对于极化轴沿着x₃的压电陶瓷而言，其压电常数矩阵仅有d₃₁,d₃₃,d₁₅3个独立分量，因此压电应变常数矩阵为：

由上述公式可以看出，压电陶瓷叠堆的形变受外加电场大小的影响，其形变大小与施加电压幅值基本保持线性关系。对于发明公开的的光学稳像装置，由于正反方向的位移放大分别由不同的位移放大模块进行控制，则每个放大模块所放大的位移输出均可由0V电压输出，避免了传统放大模块施加预电压的功率损耗。

如图4所示，为传统电压-位移图。

现有的光学稳像机构利用压电叠堆施加预电压形成预变形，并通过调节电压改变叠堆伸长长度的方式实现正反方向的位移控制，需达到100V电压后才能输出位移，浪费资源。

本发明还公开了一种基于压电叠堆的光学稳像装置控制系统。

如图5所示，为本发明的光学稳像系统结构框图。

本发明公开的光学稳像系统包括中央处理器模块，中央处理器模块主要由DSP芯片、FPGA芯片或者其他具有类似功能的MCU芯片及其周围电路组成，其一方面用于接收反馈回路获得的位移参数，采用数据融合算法，实现纳米级位移解算，同时进行智能温度补偿和单传感器故障纠错；另一方面用于控制调制模块的波形输出与占空比等参数。经过中央处理器模块处理的数据发送至调制模块，产生高频SPWM波分别输出到第一电压输出模块和第二电压输出模块。输出模块包括功放电路和开关电路。功放电路利用功放芯片对SPWM波的电流与电压幅值进行放大处理，用于驱动开关模块的MOS管，开关电路的MOS管与高电压电源相连，经过反复的接通与关断产生频率占空比与调制模块所产生的SPWM相同，但幅值被放大的SPWM波。为了减小等效电压施加方式对压电性能的影响，高频SPWM波的频率超过100kHz。如图6所示，为本发明的SPWM波与等效电压占空比关系示意图。SPWM波自身幅值即为占空比为100％的等效电压幅值，SPWM幅值降低到死区范围一下的幅值可以视作0V，在中间范围的占空比大小与电压幅值大小保持线性相关，通过调节SPWM波的占空比大小可以等效出不同大小的电压幅值。电压输出模块产生的电压输出分别作用于第一位移放大模块的压电叠堆、第一位移放大模块的压电叠堆。第一、第二位移放大模块的压电叠堆被施加电压后产生位移，所产生的位移量通过第一、第二位移传感器测量感知，然后经过第一、第二信号放大模块的信号调理电路生成第一位移放大信号、第二位移放大信号，分别经采样后输入中央处理器模块，形成闭环控制。中央处理器模块对测量数据采用数据融合算法实现纳米级位移测量，实现根据环境温度自动温度补偿和单传感器故障纠错。

如图7所示，为本发明的功放电路原理图。

功放电路利用优选的功放芯片IR2110S对SPWM波的电流与电压幅值进行放大处理，用于驱动开关电路的MOS管。调制模块产生一组频率超过100kHz的高频单极性阶梯式SPWM波，该组信号包括So1、So2、So3、So4，通过调节SPWM波的占空比大小以及So1、So2、So3、So4高低电平来模拟不同大小的电压幅值。So1、So2、So3、So4信号通过功放芯片IR2110S产生开关信号S1、S2、S3、S4，SPWM波与开关信号极性相同。功放芯片IR2110S包括第一处理器U1、第二处理器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2，So1经过第一电阻R1输入至第一处理器U1的引脚2，So2经过第二电阻R2输入至第一处理器U1的引脚3，第一处理器U1的引脚4和7接地，第一处理器U1的引脚1和5接Vcc，Vcc经电容C1接地，第一处理器U1的引脚6和8分别输出信号S1和S2；So3经过第三电阻R3输入至第二处理器U2的引脚2，So4经过第四电阻R4输入至第二处理器U2的引脚3，第二处理器U2的引脚4和7接地，第二处理器U2的引脚1和5接Vcc，Vcc经电容C2接地，第二处理器U2的引脚6和8分别输出信号S3和S4。

如图8所示，为本发明的开关电路电路原理图。

开关电路的MOS管与高电压电源相连，经过反复的接通与关断产生频率占空比与调制模块所产生的SPWM相同，但幅值被放大的SPWM波。将S1、S2、S3、S4信号输入如图7所示的开关电路，开关电路包括电源UDC、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3、第四开关管M4。结合图9所示，为开关电路驱动产生的SPWM波形。S1、S2、S3、S4均为高电平时，M1、M2、M3、M4均闭合，SPWM波的输出幅值最大为400V；S1为低电平，S2、S3、S4为高电平时，M1断开，M2、M3、M4闭合，SPWM波的输出幅值最大为300V；其中，S1、S2为低电平，S3、S4为高电平时，M1、M2断开，M3、M4闭合，SPWM波的输出幅值最大为200V；S1、S2、S3为低电平，S4为高电平时，M1、M2、M3断开，M4闭合，SPWM波的输出幅值最大为100V。其中，S1、S2、S3、S4均为低电平时，M1、M2、M3、M4均断开，SPWM波的输出幅值为0V。在每一阶范围内，S1、S2、S3、S4占空比大小与电压幅值大小基本线性相关。阶梯式SPWM波驱动压电叠堆谐波失真比普通SPWM波更小，效率更高，可以实现更高的集成度。

第一、第二位移放大模块的压电叠堆被施加电压后产生位移，所产生的位移量通过第一、第二位移传感器测量感知。位移传感器的设置有两种方案。

如图10所示，为本发明的位移传感器设置方案一。

方案一通过仿真获取装置的应变-位移输出曲线，并采用应变片间接测量的方式：使用了四枚应变片即第一应变片14、第二应变片15、第三应变片12与第四应变片13。第一应变片14与第二应变片15分别粘贴在第一柔性支撑片3的两个柔性臂中心位置，构成第一位移传感器。第三应变片12与第四应变片13分别粘贴在第二柔性支撑片5的两个柔性臂中心位置，构成第二位移传感器。

如图11所示，为本发明的位移传感器设置方案二。

方案二使用电容位移传感器进行位移直接测量，即通过测量由于两极板间距变化导致的电容变化并配合位移-电容输出曲线进行测量：通过测量由于两极板间距变化导致的电容变化并配合位移-电容输出曲线间接测量的方案。方案二使用了两枚电容位移传感器，即第一电容位移传感器16与第二位移传感器17，分别粘贴于第二柔性支撑片5与第二矩形框架7之间以及第一柔性支撑片3与第一矩形框架6之间。

如图12所示，为电容传感器的工作原理图。由于压电叠堆输出位移导致电容位移传感器两极板间位置变化引起所粘贴的电容大小的改变。

初始电容量为

其中，ε₀为真空介电常数，ε_r为极板间介质相对介电常数，A为平行板覆盖的面积，d₀为两平行板之间的距离。

电容器极板间距由初始d₀缩小d，电容量增加ΔC，则有

由此可知，传感器的输出特性并不是线性关系，而是双曲线关系。此时C₁与d近似呈线性关系，所以在

很小时，有近似的线性输出。此时通过测量施加的电压与电流的相位差，以测得的其相位差的变化获得电容大小的改变，进而映射到极板间距离的改变即输出位移。

如图13所示，为本发明的信号调理电路原理图。

信号调理电路接收第一位移传感器、第二位移传感器所产生的第一位移放大信号、第二位移放大信号，并经过采样后输入中央处理器模块。信号调理电路的核心为运算放大芯片U3，本实施例优选芯片型号为AD620，传感器信号分别经过电阻R9和R10，作为压电叠堆位移信号经过运算放大芯片U3的2脚与3脚输入，然后经过运算放大芯片U3的6脚输出，电容C5，C6与C7为输入信号滤波电容。该运算放大芯片U3的7脚与4脚分别接通双极性电源的正极+Vs与负极-Vs，电容C3，C4，C8与C9为电源信号的滤波电容。运算放大芯片U3的1脚与8脚之间连接可编程电阻RG，可通过改变该可编程电阻RG的大小改变运算放大芯片U3的放大幅值。运算放大芯片U3的5脚为参考地。

本发明公开的光学稳像装置，通过移放大模、柔性支撑片和矩形框架的配合，在正反方向位移解耦，使得调节方便并且不需要预电压维持一定的预位移，节省资源。本发明公开的光学稳像系统，通过中央处理器对施加在压电叠堆的作用电压的幅值进行实时调节以修正由压电迟滞造成的位移偏移，闭环调节，调节精度大并且响应速度快。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于压电叠堆的光学稳像装置，其特征在于：包括中空的第一矩形框架（6）、第二矩形框架（7）和镜头安装架（2），所述镜头安装架（2）位于第一位移放大模块（1）的位移放大方向，并通过连接块（9）连接该第一位移放大模块（1），整体设在第一矩形框架（6）内；

所述第一矩形框架（6）位于第二位移放大模块（4）的位移放大方向，并通过连接块（9）连接该第二位移放大模块（4），整体设在第二矩形框架（7）内；其中，所述第一位移放大模块（1）和第二位移放大模块（4）为并联设置，二者在外加电压的作用下伸长，分别产生作用于所述镜头安装架（2）的正向和负向的位移输出；

所述第一位移放大模块（1）包括压电叠堆（11）、垫块（10）和三角位移放大机构（8），所述压电叠堆（11）两端过盈连接所述垫块（10），并整体设在所述三角位移放大机构（8）内，所述第二位移放大模块（4）与第一位移放大模块（1）结构相同；

所述第一矩形框架（6）的外壁和第二矩形框架（7）的内壁通过薄片状第二柔性支撑片（5）连接；所述镜头安装架（2）的外壁和第一矩形框架（6）的内壁通过薄片状第一柔性支撑片（3）连接；所述第一柔性支撑片（3）、第二柔性支撑片（5）分别在所述第一位移放大模块（1）、第二位移放大模块（4）的位移输出方向上具有柔性，垂直于位移输出的方向上具有刚性。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电叠堆的光学稳像装置，其特征在于：所述第一柔性支撑片（3）与所述第一矩形框架（6）、镜头安装架（2）的连接处均设有倒角；所述第二柔性支撑片（5）与所述第一矩形框架（6）、第二矩形框架（7）的连接处均设有倒角。

3.根据权利要求2所述的一种基于压电叠堆的光学稳像装置，其特征在于：所述光学稳像装置由高精度线切割加工工艺一次切割成型，材料为弹簧钢；所述压电叠堆的材料均为PZT-8，极化方向与安装方向相同；所述压电叠堆的两端均加工有用于为压电叠堆施加电压的银镀层。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于压电叠堆的光学稳像装置的控制系统，其特征在于：包括中央处理器模块，所述中央处理器模块产生参数并发送至调制模块，以控制调制模块的波形输出；所述调制模块接收该参数并产生高频SPWM波输出至电压输出模块，以产生作用于压电叠堆的输入电压，压电叠堆在输入电压的作用下产生位移量，该位移量通过位移传感器感知形成位移信号，经由信号放大模块放大后发送至中央处理器模块分析处理，形成闭环控制。

5.根据权利要求4所述的一种基于压电叠堆的光学稳像装置控制系统，其特征在于：电压输出模块包括功率放大模块和开关模块，该功率放大模块对所述调制模块输出的频率超过100kHz的高频单极性阶梯式SPWM波的电流与电压幅值进行放大处理，用于驱动开关模块的MOS管；开关模块的MOS管与高电压电源相连，经过反复的接通与关断，产生与所述调制模块产生的SPWM波占空比相同，但幅值被放大的SPWM波，通过调节SPWM波的占空比大小来模拟不同大小的电压幅值。

6.根据权利要求5所述的一种基于压电叠堆的光学稳像装置控制系统，其特征在于：所述位移传感器为第一电容位移传感器（16）和第二电容位移传感器（17），第一电容位移传感器（16）粘贴于第一柔性支撑片（3）与第一矩形框架（6）的缝隙之间，第二电容位移传感器（17）粘贴于第二柔性支撑片（5）与第二矩形框架（7）的缝隙之间。

7.根据权利要求5所述的一种基于压电叠堆的光学稳像装置控制系统，其特征在于：所述位移传感器为第一应变片（14）、第二应变片（15）、第三应变片（12）、第四应变片（13），所述第一应变片（14）与第二应变片（15）分别粘贴在第一柔性支撑片（3）的两个柔性臂的中心位置，第三应变片（12）与第四应变片（13）分别粘贴在第二柔性支撑片（5）的两个柔性臂的中心位置。

Images