納米時柵超精密實驗系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化.pdf

1、納米測量技術(shù)已成為世界各國熱門的研究課題,美國、德國、日本等世界工業(yè)發(fā)達(dá)國家均把納米測量技術(shù)作為本國納米戰(zhàn)略的重要組成部分。納米時柵位移傳感器在此前提下提出,是一種基于變面積型電場耦合原理的電容式結(jié)構(gòu)的位移傳感器。利用人類目前對時間測量精度要比空間測量精度高三個數(shù)量級的優(yōu)勢,采用高頻時鐘脈沖插補技術(shù),通過高精度時間差的測量從而得出空間納米級位移量的測量。結(jié)合電場耦合原理,傳感器在信號獲取方面有了很大的突破,能獲得較穩(wěn)定且強度高的信號;微

2、納制造技術(shù)的引入,使得傳感器在制造加工方面更加方便與可靠;差動式的平板電容結(jié)構(gòu)原理設(shè)計,使傳感器結(jié)構(gòu)簡單,安裝方便;從理論上來說,納米時柵位移傳感器有望達(dá)到納米級測量精度甚至更高,但研究這些工作是一項原始創(chuàng)新性工作,沒有任何成熟的技術(shù)和資料可以借鑒學(xué)習(xí)。因此,需要通過大量的實驗與理論相結(jié)合,逐漸形成一套傳感器設(shè)計理論。為了使傳感器實驗研制的順利進(jìn)行,設(shè)計一套超精密的實驗系統(tǒng)成為必要。
　　本研究圍繞著納米時柵位移傳感器超精密實驗系

3、統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化,做了以下工作:第一,詳細(xì)闡述納米時柵位移傳感器的結(jié)構(gòu)形式與工作原理,通過對其分析找出納米時柵實驗過程中誤差的來源,建立誤差理論模型,提出超精密實驗系統(tǒng)設(shè)計要求。第二,根據(jù)超精密實驗系統(tǒng)的設(shè)計要求,研究傳感器的動測頭驅(qū)動系統(tǒng),通過兩套方案的設(shè)計與實驗對比,最終選用氣浮平臺系統(tǒng)來保證傳感器動測頭的精確運動;第三,通過四套傳感器定測頭的安裝方案設(shè)計與優(yōu)化,使得實驗更加方便,并通過大量實驗數(shù)據(jù)得出傳感器安裝位置對精度的影響規(guī)律;