型号多了 SG 或 CAP，差别在哪里？

查看压电致动器或定位平台规格时，常会看到同一系列产品分成一般版本、SG 或 CAP。这些字母代表的并非单纯版本差异，而是不同的位置感测与回授方式，也会直接影响定位性能、系统配置与成本。

选型时，首先要厘清两件事：

你的应用需要多小的位移解析能力，还是需要每次都准确停在指定位置？

两者看起来接近，实际上是不同的需求。

开回路规格中的解析度，主要反映压电致动器对微小电压变化的位移能力；如果应用要求实际位置控制、重复定位或长时间维持在指定位置，就需要进一步考虑闭回路系统的感测器解析度、线性度与控制性能。

开回路与闭回路的差别：有没有位置回授

压电致动器利用逆压电效应产生位移。施加电压后，压电材料会产生微小伸缩，因此能做到奈米等级的精密运动。

不过，压电材料本身具有两项需要注意的特性：

  • 迟滞（Hysteresis）：相同电压下，升压与降压过程对应的位置可能不同。在开回路控制下，迟滞可达总行程约 10–15%。
  • 潜变（Creep）：电压维持不变后，压电材料的位置仍可能随时间缓慢变化。

开回路系统依照输入电压驱动致动器，本身没有位置感测器持续确认实际位置。

闭回路系统则加入位置感测器，将实际位移回传至控制器，再由控制器持续修正输出，以降低迟滞与潜变造成的位置误差。

简单来说：

开回路控制的是输入；闭回路则会持续确认实际位置。

因此，如果应用只需要产生微小位移，开回路可能已经足够；若需要重复回到指定位置、长时间保持位置，或进行精密轨迹控制，通常就需要闭回路。

SG 应变计与电容感测器怎么选？

闭回路系统的定位表现与位置感测器密切相关。

piezosystem jena 常见的回授方式主要包括应变计（Strain Gauge，SG／SGS）与电容式感测器（Capacitive Sensor，CAP）。两者的量测原理、性能与成本不同。

比较项目 应变计（Strain Gauge, SG／SGS） 电容式感测器（Capacitive, CAP）
量测方式 贴附于致动器本体，透过材料形变间接量测位移 非接触式量测致动器与参考面之间的相对位移
典型解析度等级 约 1–2 nm 级 可达次奈米等级
线性度 会受到致动器本体形变特性影响 直接量测位移，通常具有较佳的线性表现
温度稳定性 会受到应变计本身温度特性影响 通常较佳
成本 相对较低 较高
适合应用 一般工业精密定位、兼顾性能与成本的系统 半导体检测、精密量测及更高定位性能需求

以 TRITOR 100 三轴压电平台为例：

开回路解析度规格为 0.2 nm；闭回路版本则依感测方式不同，CAP 版为 1 nm、SG 版为 2 nm，实际规格仍应以原厂最新 datasheet 为准。

这里也可以看出一个常见的选型误区：

开回路解析度与闭回路定位性能不能直接拿来比较。

0.2 nm 描述的是开回路下能够产生多细微的位移变化；SG 或 CAP 的闭回路规格，则涉及位置感测与实际控制能力。

因此，比较不同产品或报价时，除了看行程与解析度，也要先确认比较的是开回路、SG 还是 CAP 版本，否则很容易把不同条件下的规格放在一起比较。

哪些应用适合使用闭回路？

是否需要闭回路，可以先从一个问题判断：

系统是否需要知道目前的实际位置？

以下几类应用通常会使用闭回路控制。

1. 需要重复回到相同位置

例如晶圆检测平台、探针量测或多点定位。

这类应用每次移动后都需要回到指定座标。如果只有开回路控制，压电材料本身的迟滞与潜变可能造成位置差异；闭回路则能透过位置回授进行修正。

2. 需要长时间维持固定位置

压电材料存在潜变现象，即使输入电压维持不变，位置仍可能随时间产生变化。

闭回路系统可以持续监测实际位置并进行修正，因此较适合长时间稳定定位的需求。

3. 光纤对位与雷射聚焦

光纤耦合、雷射聚焦等应用对位置变化相当敏感。

微小的位置偏移就可能影响耦合效率或聚焦品质，因此这类系统通常会使用位置回授，提高定位稳定性与重复性。

4. 多轴协同运动与轨迹控制

当多个轴需要同步移动，或系统要求沿指定路径运动时，各轴的实际位置都会影响最终轨迹。

闭回路控制可以持续修正各轴的位置误差，因此较适合多轴精密定位与轨迹控制。

如果应用只需要单向位移、推顶或预紧，并不要求精确回到相同位置，开回路通常已经能满足需求，也不一定需要增加感测器与闭回路控制成本。

开回路压电致动器可参考 P 系列与 PA 系列；需要三轴闭回路定位的平台，则可参考 TRITOR 三轴压电平台。

成本与定位性能如何取舍？

加入闭回路后，增加的并不只有感测器成本，整套系统也会有所不同。

主要可分为三个部分：

  1. 位置感测器成本 电容式感测器的成本通常高于应变计，相关机构设计也较复杂。

  2. 控制器与驱动电子系统 闭回路需要根据位置回授进行即时控制，因此控制器必须具备相对应的伺服控制功能。

  3. 系统整合与校正 安装与设定闭回路系统时，需要确认感测器讯号、控制参数与整体系统稳定性。

因此，选型时不需要一开始就直接选择最高精度的版本。

比较实际的方式是先确认：

应用是否需要闭回路？

如果需要，再进一步判断 SG 的性能是否已经足够。

对许多工业精密定位应用而言，SG 已能兼顾定位性能与成本；若应用对解析度、线性度或稳定性有更高要求，再进一步评估 CAP 版本。

开回路、SG 还是 CAP？

如果还不确定应该选开回路、SG 或 CAP，可以先整理以下几项条件：

  • 是否需要重复回到相同位置
  • 需要多少定位解析度与重复定位性能
  • 是否需要长时间维持固定位置
  • 是否为多轴同步或轨迹控制
  • 可接受的系统成本与校正方式

将应用条件透过询价单提供给我们，我们可以依实际需求协助评估适合的版本。

若想先自行确认产品方向，也可以使用 AI 选型助理初步比对需求，或查看完整的 piezosystem jena 产品列表。

拿顺实业为 piezosystem jena 台湾独家总代理。