在纳米定位、显微镜、精密加工、振动控制、液压泵、阀门和光学等应用中，闭环控制是实现纳米级精度的关键。SCL 系列堆叠执行器集成全桥应变传感器，为高分辨率闭环控制提供完整解决方案。
核心特性
✅ 集成全桥应变传感器：350Ω 全桥，用于闭环控制和应变监测
✅ 陶瓷封装：防潮保护
✅ 环氧涂层：绝缘高压接线，提供机械保护
✅ 与 PDu150CL 完美匹配：可配对工厂校准
✅ 宽应用范围：纳米定位、显微镜、精密加工、振动控制、液压泵、阀门、光学
✅ 多种型号可选：5×5 mm 和 7×7 mm 两种截面，多种长度
通用规格
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 驱动电压 | -30V 至 +150V |
| 行程容差 | ±15% |
| 长度容差 | ±0.1 mm |
| 迟滞 | <15% |
| 工作温度 | 0 至 +70°C |
| 工作湿度 | <40%（推荐） |
| 存储温度 | -25 至 +80°C |
| 存储湿度 | <40%（推荐） |
| 应变片 | 全桥，350Ω |
| 应变片因子 | 2 |
| 桥式电压 | <5 Vrms |
型号规格
| 订购代码 | 行程 0V-150V | 行程 -30V-150V | 长度 | 截面 | 电容 ±20% | 质量 | 堵转力 | 刚度 | 谐振频率 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SCL050509 | 9.5 µm | 12 µm | 9 mm | 5×5 mm | 0.75 µF | 2.0 g | 1000 N | 105 N/µm | 140 kHz |
| SCL050518 | 20 µm | 26 µm | 18* mm | 5×5 mm | 1.6 µF | 3.8 g | 1000 N | 50 N/µm | 70 kHz |
| SCL050536 | 41 µm | 53 µm | 36 mm | 5×5 mm | 3.5 µF | 7.4 g | 1000 N | 24 N/µm | 34 kHz |
| SCL070718 | 19 µm | 24 µm | 18* mm | 7×7 mm | 3.0 µF | 7.3 g | 1900 N | 100 N/µm | 70 kHz |
| SCL070736 | 38 µm | 50 µm | 36 mm | 7×7 mm | 6.0 µF | 14 g | 1900 N | 50 N/µm | 35 kHz |
*18mm 执行器上的应变片电气触点靠近堆叠末端，可能接触安装表面。建议使用球形端头，或添加 -Spacer 后缀（如 SCL050518-Spacer）增加 0.4mm 陶瓷垫片。
安装
堆叠执行器不应承受显著的拉伸负载、不均匀分布负载、离轴负载、弯曲力矩或扭矩。
推荐安装方式：
使用陶瓷或不锈钢球形端头连接负载，减少安装误差
推荐使用柔性机构
推荐粘合剂：
低温操作：氰基丙烯酸酯（如 superglue gel）、通用双组分环氧树脂（如 Loctite 3430）
需要散热或高温操作：Loctite 9466
预载力建议：
最大推荐拉伸负载：堵转力的 10%
需要双向力或高速运动时：推荐预载力大于最大拉伸负载，保证执行器始终处于压缩状态
最大推荐预载：堵转力的 50%
应变片
应变片是由两个 90 度玫瑰图构成的 350Ω 全桥配置。
与压电膨胀方向对齐的应变元件标记为 +ε
90 度元件标记为 –νε（由于泊松比，正应变 +ε 在 90 度元件中引起负电阻变化）
感应差分电压：
V_S = ½ × V_e × GF × ε × (1+ν)
其中 V_e 为激励电压（如5V），GF 为应变片因子（如2），ε 为应变，ν 为泊松比（PZT5H为0.34）。
对于 0.1% 的满量程应变，预期桥式电压为 6.7 mV。
分辨率预测：
PDu150CL 放大器模块在 0.1 Hz 至 100 Hz 范围内的输入参考噪声为 3 µVrms。
σ = 3 µV / 6.7 mV = 0.045
即，对于 100-Hz 带宽，6σ 分辨率为满量程的 0.26%。例如，SCL050509 和 PDu150CL 的闭环分辨率约为 25 nm（峰峰值），带宽 100 Hz。
推荐驱动器
PDu150CL 驱动模块（版本5或以上）提供开环或闭环操作所需的全部功能。
校准流程：
连接后，模块被校准，使执行器满量程延伸产生 +10V 传感器输出
切换到闭环模式后，0V 至 10V 输入产生零到满量程延伸
工厂校准：
当执行器和 PDu150CL 一起订购时，可请求工厂校准
默认校准：0V 至 +150V 执行器电压产生 0V 至 +10V 传感器信号
闭环模式下，满行程由 +10V 输入信号产生，但推荐最大输入为 9V，为控制器留出余量以补偿执行器行程减少（如温度降低或老化）
执行器在未安装状态下校准，安装后应检查校准并在必要时调整。
球形端头和延长件
可提供陶瓷球形端头，改善负载分布，简化安装，减少使用过程中的弯曲力矩。
订购后缀：
-TBE：顶部球形端头
-BBE：底部球形端头
-2BE：两端球形端头
锥形接收器： 适用于每种球形端头直径，将接触力分布在圆周上而非点上。
垫片： 堆叠执行器包含 0.4mm 厚度陶瓷端板，用于直接安装到表面。如需额外间隙，可使用 -Spacer 后缀在两端添加额外 0.4mm 端板。
| 订购代码 | 描述 | 增加长度 |
|---|---|---|
| HalfBall-5mm | 氧化铝半球，5mm 直径 | 2.5mm |
| HalfBall-7mm | 氧化铝半球，7mm 直径 | 3.5mm |
| BallReceiver-5mm | 5mm 球形锥形接收器 | 0.56mm |
| BallReceiver-7mm | 7mm 球形锥形接收器 | 0.78mm |
| Plate-5mm | 氧化铝板 5×5×0.4mm | 0.4mm |
| Plate-7mm | 氧化铝板 7×7×0.4mm | 0.4mm |
行程
当堆叠执行器驱动刚性弹簧时，行程按以下因子减少：
k_p / (k_p + k_L)
其中 k_p 为执行器刚度，k_L 为负载刚度。
通过约束端板（如将执行器粘接到刚性基座）也可能减少行程。此效应在长度小于宽度两倍的执行器中最显著。
电容
执行器电容是在室温下测量的小信号电容。由于迟滞，有效电容随施加电压增加。满范围操作时，有效电容约为小信号电容的 1.5倍。电容也随温度增加，温度升高约50°C将使有效电容翻倍。
环境条件与寿命
存储温度范围：-20°C 至 +120°C
工作温度限制：-20°C 至 +85°C
最大相对湿度：75% 非冷凝
压电堆叠的寿命在理想条件下（低湿度和直流电压）超过 10亿次循环。寿命与湿度和直流电压直接相关。
泄漏率：
在 75% 湿度和 +150Vdc 下，泄漏每 100 小时增加约 1µA/µF
直流电压每降低 20V 或相对湿度每降低 10%，泄漏率约减半
减少寿命的其他因素：拉伸力、最大压缩力、弯曲力矩、热循环。
热特性
操作期间的温升由金属层电阻加热、机械摩擦和迟滞能量损失引起。产生的热量通过表面对流和端板传导耗散。
当工作频率持续超过约 500 Hz 时，推荐使用平端板
横截面积更大的执行器提供更好的热传导，但也需要更高的驱动电流
SCL 系列执行器可在高达 70°C 的温度下操作
温升参考（150 Vp-p 正弦波驱动）：
| 执行器截面 | 10°C 温升 | 25°C 温升 |
|---|---|---|
| 5×5 mm | 600 Hz | 1.5 kHz |
| 7×7 mm | 500 Hz | 3 kHz |
以上数据假设工作频率低于执行器和连接结构的第一谐振频率。在谐振频率附近可能产生显著更多的热量。
尺寸
总堆叠尺寸基于规格中列出的陶瓷宽度和长度。总宽度尺寸（包括导线和应变片）比陶瓷宽 2.3mm。
集成应变片，实现纳米级闭环控制。
无论您需要用于纳米定位、显微镜、精密加工、振动控制、液压泵、阀门还是光学，SCL 系列闭环堆叠执行器都能提供高分辨率、高刚度的精密运动解决方案。
