觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)及動態(tài)特性檢定系統(tǒng)研制.pdf

1、觸針式表面輪廓測量儀以其檢測的可靠性，被認為是表面二維輪廓和三維形貌測量的金方法。先進制造技術的發(fā)展，對表面輪廓和形貌的快速準確測量提出了更高的要求。觸針式輪廓儀傳感器靜態(tài)和動態(tài)性能對實現(xiàn)表面形貌快速準確測量至為重要。為此，本文研究設計建構觸針輪廓儀傳感器靜動態(tài)特性檢定系統(tǒng)。
　　本文設計的觸針輪廓儀傳感器靜動態(tài)特性檢定系統(tǒng)，由位移驅動單元、位移測量單元及分析評定軟件構成。位移驅動單元由電機結合壓電陶瓷兩級驅動構成，電機配合壓電陶

2、瓷，使得工作臺能夠發(fā)生10mm行程范圍、30nm分辨率的靜態(tài)大范圍、高分辨率位移，適用于傳感器靜態(tài)特性檢定；用于動態(tài)特性檢定時，壓電陶瓷驅動平動柔性鉸鏈產生200Hz，超過5μm范圍，納米分辨率動態(tài)位移。設計的大范圍、高分辨率位移發(fā)生機構結構簡單、運動準確且能保證動態(tài)驅動時的運動平穩(wěn)性。位移測量單元目的在于對發(fā)生位移準確計量。本文采用光柵衍射干涉原理，在推導干涉光光信號的數(shù)學方程基礎上，對光學器件進行選型，并設計了光路支撐、調整結構。同

3、時，基于VC++及MATLAB平臺，設計了傳感器靜、動態(tài)特性檢定系統(tǒng)的配套軟件，其中系統(tǒng)軟件包括控制調試軟件、測量軟件、分析評定軟件三個部分，實現(xiàn)檢定過程的自動化數(shù)據(jù)采集和動靜態(tài)特性評定。
　　論文基于ANSYS軟件的結構優(yōu)化、受力仿真分析及動態(tài)響應仿真分析，完整建構了觸針輪廓儀傳感器靜動態(tài)特性檢定系統(tǒng)，并使用MCV-500激光多普勒干涉儀對系統(tǒng)進行標定。結果表明，系統(tǒng)垂直分辨率1nm，9.8mm范圍相對測量誤差小于0.01％，動