在太空探索領域,衛星通訊晶振的精確操控至關重要.為實現這一目標,壓電執行器在衛星微推進器中發揮著關鍵作用.衛星在太空中運行時,需要不斷調整自身位置和姿態,以完成各種任務.微推進器作為衛星的重要組成部分,承擔著產生微小推力的任務.而壓電執行器的應用,使得微推進器能夠實現更精確的運動控制.壓電執行器利用壓電材料的特性,當施加電壓時,壓電材料會發生微小的形變,從而產生推力.這種推力可以精確控制微推進器的噴射方向和力度,進而實現衛星的精確軌道調整和姿態控制.在衛星微推進器中,壓電執行器通常與其他部件協同工作.例如,與壓力調節器配合,確保推進劑壓力的精確控制,與快速精確的閥門配合,實現推進劑的精準分配.通過這種協同工作,壓電執行器能夠確保微推進器在運行過程中實現快速,精確的推進劑流量控制.此外,為提高系統的可靠性,微推進器系統通常會配備多個壓電執行器和驅動器,它們并行工作,互為冗余.即使某個執行器出現故障,其他執行器仍能保證微推進器的正常運行.在選擇用于衛星微推進器的壓電元件時,需要根據具體應用場景的要求進行考量.在高壓調節方面,壓電多層堆疊執行器較為合適,因為它具有高力和高剛度的特性,能夠滿足高壓環境下的工作需求.同時,多層堆疊執行器還具有高帶寬和短響應時間的優點,能夠快速響應控制信號.在低壓側,集成在微推進器中的壓電元件則需要具備低功耗晶振,小尺寸,輕質量,高行程和低力的特點.多層彎曲執行器因其能夠在小封裝中提供快速精確的運動,成為低壓側應用的首選.

壓電執行器在衛星微推進器中的應用,為衛星的精確操控提供了有力支持.隨著技術的不斷發展,壓電執行器將在太空探索領域發揮更加重要的作用,助力人類實現更深入的宇宙探索.

壓電執行器在微推進器中是如何應用的？

壓電執行器的應用核心基于壓電材料的"逆壓電效應":當向壓電材料施加特定電壓時,材料會產生可精確調控的微小形變(形變精度可達納米級),這種形變直接轉化為對微推進器關鍵部件的驅動力,進而控制推進劑的噴射狀態.

具體而言,CTS晶振通過調整施加電壓的大小,頻率和時序,可精準控制壓電材料的形變量與形變速度,從而間接調節微推進器噴射推力的大小,方向和持續時間——例如,當需要衛星進行毫米級軌道微調時,壓電執行器能通過微小形變控制推進劑噴射量,避免推力過大導致軌道偏移.微推進器設計可以基于不同的操作原理,但一種常用的技術是"冷氣微推進器".在這種方法中,推進是通過排出儲存在高壓罐中的氣體(通常是氮氣)的噴射來實現的.當氣體被排出時,會產生一個非常低,但控制良好的力,這個力會加速船只向相反方向前進.冷氣體微推進器通常由兩個子系統組成:一個壓力調節器確保電路中推進劑壓力的精確控制,以及一個快速且精確的閥門用于分配推進劑.這兩個功能都可以通過壓電執行器來實現和增強.為了冗余,微推進器系統通常會配備幾個并聯工作的壓電執行器和驅動器.執行器的運動確保了在操作過程中推進劑的快速且精確流動.壓電執行器在太空中的其他應用包括光子學和快速活塞,尖端,傾斜鏡面的轉向機構.

衛星微推進器中使用了哪些壓電元件？

對于高壓調節,壓電多層堆疊執行器非常適合,因為高力和高剛度是理想特性.多層堆疊執行器提供高帶寬,因此表現出短響應時間.理論上,所有幾何形狀都可以使用,但隨著時間的推移,環形堆疊積累了空間遺產,并仍然是這類應用的首選形狀.在低壓側,集成在微推進器中的壓電元件是基于其低功耗需求,減小尺寸和質量,高行程和低力來選擇的.對于此類應用,多層彎曲執行器是首選的,因為它們可以在小封裝中提供快速和精確的運動.

壓電執行器被用于衛星微推進器以實現精確的運動控制

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317LB6C1536T	CTS	317	VCXO	153.6 MHz	HCMOS	3.3V	±20ppm	-20°C ~ 70°C
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317LB6C1562T	CTS	317	VCXO	156.25 MHz	HCMOS	3.3V	±20ppm	-20°C ~ 70°C
317LB6C1660T	CTS	317	VCXO	166 MHz	HCMOS	3.3V	±20ppm	-20°C ~ 70°C
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