بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله طراحی و ساخت یک اکچویتور پیزوالکتریک ارزان براي ایجاد جابه جایی فاز در تداخل سنجی طرح اسپکل الکترونیکی - - ESPI ارایه شده است. با استفاده از این اکچویتور در چیدمان ESPI ، تغییر شکل و توزیع کرنش در جهت طولی یک صفحه استیل سه سر گیردار به دست آمده است. همچنین طراحی و مونتاژ اکچویتور توصیف شده است. نظر به اینکه جابه جایی محور پیزوالکتریک نسبت به ولتاژ با تقریب خوبی خطی است، می توان با استفاده از آن در تکنیک جا به جایی فاز carre در روش ESPI، تغییر فاز تداخلی را در اثر تغییر شکل استخراج کرد. نتایج به دست آمده نشانگر توانایی خوب این اکچویتور براي کاربرد در تکنیک جابه جایی فاز carre می باشد.
مقدمه
از بین روشهاي متداول اندازه گیري کرنش که عبارتند از: فوتوالاستیسیته [1]، استرین گیجها [2]، تداخل سنجی ماره [3]و تداخل سنجی طرح اسپکل الکترونیکی - [4,5] - ESPI، روش ESPI که از تکنیک جابه جایی فاز استفاده می کند روش اپتیکی مناسبی براي اندازه گیري دقیق توزیع تغییر شکل می باشد. مزایاي عمده این روش عبارتند از: دقت و حساسیت بالا، روش تمام میدانیسرعت - نقطهبالا اي نیست - ، و سادگی استفاده .[6] تکنیک ESPI ابتدا توسط باترنز و لیندرتزو [7] معرفی ناکادیت و سایتواین تکنیک فازي را وارد تداخل سنجی اسپکلی کردند .[8]
براي اعمال جابه جایی فاز، مناسب ترین و دقیق ترین روش، جابه جا کردن آینه توسط اکچویتور پیزوالکتریک است .[9] اکجویتور پیزو الکتریک وسیله دقیقی است که می تواند توسط کامپیوتر کنترل شود، البته این وسیله ار کمپانیهاي تجهیزات علمی قابل تهیه است [10] ولی اغلب خیلی گران بوده و با سختی قابل تهیه کردن است. لویی جی برونو [11] نحوه ساخت یک اکچویتور پیزوالکتریک را که سه درجه آزادي دارد، توصیف کرده، اما براي جابه جایی فاز سه درجه آزادي لازم نیست، گذشته از این، کنترل همزمان سه درجه آزادي براي جابه جایی خطی مشکل است. در این مقاله اکچویتور ساده و ارزانی ارایه شده که یک درجه آزادي دارد و داده هاي فازي تداخلی در چیدمانمیESPI را تواند استخراج کند.
اکچویتور پیزوالکتریک
اغلب در چیدمان در صفحه - ESPI - in plane، یک تداخل سنج اسپکل دوباریکه اي استفاده می شود. طرح شماتیک این چیدمان در شکل 1 نشان داده شده و در آن نحوه کاربرد اکچویتور پیزوالکتریک مشاهده می شود. وقتی سرامیک پیزوالکتریک در معرض میدان الکتریکی قرار گیرد، تغییر شکل می دهد. میزان تغییر شکل متناسب با ولتاژ اعمالی است. نظر به اینکه جابه جایی سرامیک متناسب با میدان الکتریکی است، براي جابه جاییهاي بزرگ، میدان قوي لازم است.
اما استفاده ازمنبع تغذیه ولتاژ پایین ارزانتر و ایمن تر است. به همین دلیل چهارده سرامیک پیزوالکتریک - PZT - از کمپانی سرام تک[12] مدل Sonox P4 به صورت سري مونتاژ شدند، شکل -2الف برش مقطعی اکچویتورPZT را نشان می دهد. روي سطوح بالا و پایین هر سرامیک PZT الکترودي از جنس مس برلیومبه ضخامت 0/05 mm قرار داده شده است. طرح شماتیک اتصالات الکتریکی در شکل 3 نشان داده شده است.
این پیچها دو فنر بشقابی را فشرده می کنند. در شکل 4 قطعات این اکچویتور PZT نشان داده شده اند. با تنظیم ولتاژ DC از صفر تا 200 ولت، سرامیکهاي PZT منبسط شده و انبساط آنها مستقیما به محور منتقل می شود. محفظه اکچویتور از جنس استیل ساخته شده و قطر داخلی سرامیکهاي PZT روي محوري از جنس تفلون نصب شده تا عایق الکتریکی باشد. عملکرد اکچویتور توسط کمپراتور - Sigma electric - comparator با دقت 0/05 μm ارزیابی شده است. ولتاژ اعمالی از صفر تا 200 ولت افزایش و سپسولتاز 200 تا صفر کاهش یافته است. منحنی ولتاژ جابه جایی به شکل یک منحنی پسماند است. قسمت صعودي منحنی به قدر کافی خطی است.
