納米時(shí)柵超精密實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、納米測(cè)量技術(shù)已成為世界各國(guó)熱門的研究課題,美國(guó)、德國(guó)、日本等世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均把納米測(cè)量技術(shù)作為本國(guó)納米戰(zhàn)略的重要組成部分。納米時(shí)柵位移傳感器在此前提下提出,是一種基于變面積型電場(chǎng)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(duì)時(shí)間測(cè)量精度要比空間測(cè)量精度高三個(gè)數(shù)量級(jí)的優(yōu)勢(shì),采用高頻時(shí)鐘脈沖插補(bǔ)技術(shù),通過高精度時(shí)間差的測(cè)量從而得出空間納米級(jí)位移量的測(cè)量。結(jié)合電場(chǎng)耦合原理,傳感器在信號(hào)獲取方面有了很大的突破,能獲得較穩(wěn)定且強(qiáng)度高的信號(hào);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(dòng)式的平板電容結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì),使傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝方便;從理論上來說,納米時(shí)柵位移傳感器有望達(dá)到納米級(jí)測(cè)量精度甚至更高,但研究這些工作是一項(xiàng)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(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合,逐漸形成一套傳感器設(shè)計(jì)理論。為了使傳感器實(shí)驗(yàn)研制的順利進(jìn)行,設(shè)計(jì)一套超精密的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)成為必要。
　　本研究圍繞著納米時(shí)柵位移傳感器超精密實(shí)驗(yàn)系

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