基于PVDF測頭的三維納米測量與定位實驗研究.pdf

1、納米技術的不斷發(fā)展，對精密測量與定位技術提出了更高的要求，因此納米測量和定位技術成為當前精密工程領域的研究熱點之一。文中提出了一種基于聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜構成的輕敲型振動梁式測頭，同時對三維表面形貌測量及微/納米級三維觸發(fā)定位進行了相關實驗研究。
　　文中闡述了一種采用PVDF薄膜作為振動梁的新型測頭的構成原理，根據(jù)測頭輸出信號的特點，設計了信號放大及調(diào)理電路，對原系統(tǒng)電路部分進行了改進。通過DDS函數(shù)信號發(fā)生器提供正弦交流

2、信號驅(qū)動測頭振動，采集卡采集測頭輸出信號，得到測頭的頻譜圖。在測頭上粘接利用直流電化學研磨法得到的鎢探針，結合三維納米定位平臺，通過實驗獲取系統(tǒng)噪聲水平、掃描試樣時所需的電壓設定值、PI參數(shù)、系統(tǒng)空間分辨率等參數(shù)。最終實現(xiàn)對玻璃長光柵表面三維形貌的測量。
　　將系統(tǒng)從表面三維形貌測量向三維微/納米級觸發(fā)定位方向拓展。通過相關實驗，分析并優(yōu)化了影響測頭性能的各項參數(shù)，提高了測頭的靈敏度。通過減小測頭的機械振幅降低測量力，更好地發(fā)揮了

3、本測頭輕敲模式的優(yōu)點。設計了用于粘接探針的機械夾持機構，并且對整個系統(tǒng)采取必要的隔震防噪措施，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過實驗對原試樣重新掃描，與之前測量結果比對后發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)性能得到較大提升。對大臺階硅試樣表面三維形貌的掃描測量，進一步驗證了系統(tǒng)的可靠性。
　　將光纖熔接機燒制的一體式微測桿粘接至測頭上，利用鋼制標準量塊對測頭X、Y、Z方向分別進行觸發(fā)定位實驗，得到了測頭不同維度的空間分辨率。對測頭三維觸發(fā)定位穩(wěn)定性和重復性進行了相關