大量程場式時柵位移傳感器設計制造及關鍵技術研究.pdf

1、納米位移測量技術是現(xiàn)代科技發(fā)展的基礎和導向，也是重大科學的前沿，國內多位學者已經展開了納米測量技術的相關研究。納米直線位移傳感器是現(xiàn)代工業(yè)、國防軍工等特殊需求的核心技術和關鍵部件。目前，量程可以達到幾百毫米的納米級位移傳感器主要是包括光柵、激光干涉儀、感應同步器、容柵、磁柵等。但是就現(xiàn)階段而言，一百毫米以上的大量程的納米測量只有光柵和激光干涉儀兩種測量儀器可以實現(xiàn)。
　　光柵傳感器是目前最常見的納米測量儀器，光柵是利用精密的刻線測

2、量位移量，也就是說光柵的精度、分辨率完全依賴于儀器加工時刻線的精度。目前，海德漢公司研制的LIP201型光柵位移傳感器在270 mm量程內精度實現(xiàn)了±100 nm。但光柵刻線加工時受到光學衍射極限、測量范圍與測量精度相互制約的影響，制約光柵進一步向納米級發(fā)展。
　　時柵傳感器是針對目前國內外納米測量的技術瓶頸由我國首次提出的以時間測量空間的方式，是一種利用“柵面”代替“柵線”測量位移的儀器。電場式時柵位移傳感器是基于電場耦合原理和

3、微納加工技術設計研發(fā)的一種新式時柵傳感器。相比傳統(tǒng)時柵具有結構簡單、功耗低、工藝成熟、測量精度高等特點。電場式時柵是向著大量程納米級測量儀器的研究的一項突破性項目，同時將在理論的基礎上設計出傳感器樣機。
　　本文作者主要針對電場式時柵傳感器的樣機加工，進行了以下幾點工作：（1）簡單介紹了電場時柵的傳感器的設計原理并利用COMSOL軟件建立電場仿真模型，分析傳感器的電場分布情況，初步確定了傳感器的電極間距、動定尺間距、電極間隙對于電