仪器仪表学报
儀器儀錶學報
의기의표학보
CHINESE JOURNAL OF SCIENTIFIC INSTRUMENT
2013年
10期
2351-2357
,共7页
余惠娟%黄强先%李志渤%史科迪%程真英
餘惠娟%黃彊先%李誌渤%史科迪%程真英
여혜연%황강선%리지발%사과적%정진영
触发定位%石英音叉%谐振特性%三维谐振触发测头%纳米%三维谐振触发定位系统
觸髮定位%石英音扠%諧振特性%三維諧振觸髮測頭%納米%三維諧振觸髮定位繫統
촉발정위%석영음차%해진특성%삼유해진촉발측두%납미%삼유해진촉발정위계통
trigger positioning%quartz tuning fork%resonant characteristic%three-dimensional resonant trigger probe%nanometer%three-dimensional resonant trigger positioning system
为实现对微器件等三维测量时在三维方向上任意单点的高精度触发定位,提出一种新型三维谐振触发定位系统.以石英音叉作为微力传感器,与一体式光纤微测杆测球相结合,利用其谐振参数(谐振振幅、谐振频率/谐振相位)对微力的高敏感性构建三维谐振触发测头.将该测头与三维纳米定位台、反馈控制模块、信号处理电路结合,分别构成完整的振幅反馈和相位反馈三维谐振触发定位系统.工作时驱动石英音叉测头处于谐振状态,检测顶端测球与试样表面接触微力引起的振幅变化或频率变化.测头顶端测球与试样表面在Z向以轻敲模式接触,在X、Y向以摩擦模式接触.实验结果显示:系统在X、Y、Z3个方向的触发分辨力分别达到0.17 nm、0.20 nm、0.18 nm;三维重复性误差分别达到37.0 nm、70.6 nm、41.0 nm.实验结果验证了提出的三维谐振触发定位系统纳米量级精确定位的可行性和有效性.
為實現對微器件等三維測量時在三維方嚮上任意單點的高精度觸髮定位,提齣一種新型三維諧振觸髮定位繫統.以石英音扠作為微力傳感器,與一體式光纖微測桿測毬相結閤,利用其諧振參數(諧振振幅、諧振頻率/諧振相位)對微力的高敏感性構建三維諧振觸髮測頭.將該測頭與三維納米定位檯、反饋控製模塊、信號處理電路結閤,分彆構成完整的振幅反饋和相位反饋三維諧振觸髮定位繫統.工作時驅動石英音扠測頭處于諧振狀態,檢測頂耑測毬與試樣錶麵接觸微力引起的振幅變化或頻率變化.測頭頂耑測毬與試樣錶麵在Z嚮以輕敲模式接觸,在X、Y嚮以摩抆模式接觸.實驗結果顯示:繫統在X、Y、Z3箇方嚮的觸髮分辨力分彆達到0.17 nm、0.20 nm、0.18 nm;三維重複性誤差分彆達到37.0 nm、70.6 nm、41.0 nm.實驗結果驗證瞭提齣的三維諧振觸髮定位繫統納米量級精確定位的可行性和有效性.
위실현대미기건등삼유측량시재삼유방향상임의단점적고정도촉발정위,제출일충신형삼유해진촉발정위계통.이석영음차작위미력전감기,여일체식광섬미측간측구상결합,이용기해진삼수(해진진폭、해진빈솔/해진상위)대미력적고민감성구건삼유해진촉발측두.장해측두여삼유납미정위태、반궤공제모괴、신호처리전로결합,분별구성완정적진폭반궤화상위반궤삼유해진촉발정위계통.공작시구동석영음차측두처우해진상태,검측정단측구여시양표면접촉미력인기적진폭변화혹빈솔변화.측두정단측구여시양표면재Z향이경고모식접촉,재X、Y향이마찰모식접촉.실험결과현시:계통재X、Y、Z3개방향적촉발분변력분별체도0.17 nm、0.20 nm、0.18 nm;삼유중복성오차분별체도37.0 nm、70.6 nm、41.0 nm.실험결과험증료제출적삼유해진촉발정위계통납미량급정학정위적가행성화유효성.
