衛(wèi)星光通信中快速偏轉鏡工作壽命特性研究.pdf

1、在衛(wèi)星激光通信鏈路中，快速偏轉鏡是一個至關重要的執(zhí)行器件，主要由壓電陶瓷（PZT）、殷鋼柔性鉸鏈、殼體、位移傳感器及其內(nèi)部走線組成。它是利用壓電陶瓷的逆壓電效應驅動柔性鉸鏈實現(xiàn)平面反射鏡的偏轉，在瞄準、捕獲以及跟蹤過程中，快速偏轉鏡重復精度的下降以及響應時間的減慢直接影響通信鏈路的質量，進而影響PAT系統(tǒng)的正常進行。
　　快速偏轉鏡內(nèi)驅動部件—壓電陶瓷，自身所呈現(xiàn)的電特性近似為電容特性且容量較大，所以在使用要求較高的場合,對于壓電

2、陶瓷的控制難度較大。由于受工藝水平的限制，壓電陶瓷中會存在一些氣孔、夾雜或裂紋等，在單調或交變電作用下,形成疲勞損傷，導致其電容特性改變，進而造成器件失效。因此，開展疲勞損傷分析對壓電陶瓷的可靠性設計和壽命預測具有重要意義。另外，柔性鉸鏈作為壓電陶瓷與平面反射鏡之間的運動傳遞元件，其壽命也關系到整個快速偏轉鏡的壽命。
　　基于壓電陶瓷與柔性鉸鏈對于快速偏轉鏡整體壽命的影響，本文首先介紹了影響快速偏轉鏡工作壽命的因素，并通過數(shù)學建模

3、的方式分析了柔性鉸鏈壽命的無窮性，從而確定了壓電陶瓷對快速偏轉鏡整體工作壽命的決定性；其次分析了壓電陶瓷的電學特性以及遲滯性，設計了壓電陶瓷電學測試電路，并用Multism軟件仿真了電路的可靠性，并用設計的電路以及Labview編寫的程序測試了壓電陶瓷的漏電流、電容量以及遲滯角等參數(shù)，最后對快速偏轉鏡進行了恒定應力高溫、高壓以及高溫和高壓共同作用的加速壽命實驗，通過實驗分析得出了快速偏轉鏡疲勞受損評估的加速壽命理論模型，并通過數(shù)學模型推