基于精密電容微位移傳感的兩維納米級定位系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來隨著機(jī)械制造，計量科學(xué)，材料科學(xué)等學(xué)科的迅猛發(fā)展，作為精密機(jī)械與精密儀器的關(guān)鍵技術(shù)之一—精密定位技術(shù)，目前已經(jīng)進(jìn)入了“納米”時代。納米級精密定位技術(shù)在微電子技術(shù)、光學(xué)工程、微機(jī)械制造與裝配、生物工程、高精度的基礎(chǔ)測量等眾多科學(xué)領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。本文在調(diào)研了大量執(zhí)行機(jī)、電容傳感器和微位移機(jī)械平臺的設(shè)計等文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗室弱力測量的需求，設(shè)計并研制了一種結(jié)構(gòu)小巧的兩維納米級精密定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)驅(qū)動一個

2、正交簧片式設(shè)計的微位移平臺，利用自行研制的分辨率達(dá)到次納米量級的兩維電容微位移傳感器對微位移平臺的位移進(jìn)行監(jiān)測，運(yùn)用Labview虛擬儀器軟件開發(fā)的一套不完全微分和積分分離的PID控制器對壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)進(jìn)行反饋控制。整個定位系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、兩個運(yùn)動自由度的耦合效應(yīng)小、定位精度高等特點(diǎn)。對該定位系統(tǒng)進(jìn)行的性能測試表明，采用閉環(huán)控制后定位系統(tǒng)能有效地克服壓電陶瓷執(zhí)行機(jī)的非線性和遲滯效應(yīng)。該系統(tǒng)可在0.5μm×0.5μm的范圍內(nèi)實行任意的二