納米時柵傳感結構及參數優(yōu)化設計.pdf

1、納米位移測量技術隨著高端裝備制造行業(yè)的發(fā)展越來越受到關注，在集成電路制作、機械加工零部件制造以及國防軍工等多個領域都有著重大需求。然而，大量程與高精度之間的矛盾始終制約著納米位移測量技術的進一步發(fā)展。就發(fā)展最為成熟的納米光柵技術來講，其測量原理決定了它的柵線結構需要均勻性和一致性的制造，對大量程的加工來講，難以保證。同時，光柵的測量和制造都面臨著光學衍射極限瓶頸的制約，因而精度難以進一步提高。
　　因此，作者所在實驗室團通過長期對

2、納米測量技術的研究，提出通過“以時間測量空間”的研究思想，利用時間量構成空間測量基準，從而提高位移測量的精度。并在此研究思想的指導下，利用正交變換的電場構建運動參考系，研制出了一種新型的納米時柵位移傳感器。雖然，通過“柵面”的結構形式能夠使得傳感器達到納米級的測量精度。但傳感器結構參數與測量精度的關系并沒有研究十分透徹，阻礙了傳感器精度的進一步提高。
　　本文主要圍繞納米時柵傳感器的結構參數，進行了相關的分析和優(yōu)化設計，主要包括：

3、1.介紹了納米時柵測量原理和結構形式，并完善了測量模型，將結構參數與輸出信號整理為單一表達式。2.從結構設計的角度，以由“點”到“面”方式對測量結果中出現的誤差進行了詳細的理論推導，重點分析了動尺極片形狀、定尺兩邊引線及整體的雙列式結構對測量精度的影響。3.搭建實驗平臺，進行了大量的實驗研究。驗證了定尺兩邊引線會給測量結果帶來一次諧波誤差，雙列式結構由于安裝問題會在測量結果中引入二次諧波誤差；在此基礎上進行了結構的優(yōu)化設計，提出了單列式