基於高精度電感測頭的逐級遞推式納米級測量系統的製作方法

2023-10-18 06:00:19

專利名稱：基於高精度電感測頭的逐級遞推式納米級測量系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及納米級測量系統，特別涉及基於高精度電感測頭的逐級遞推式納米級測量系統。
為實現上述目的，一種基於高精度電感測頭的逐級遞推式納米級測量系統，包括控制部分，還包括鐵心9放置在線圈10和8之間；測杆7，其一端連接鐵心9，另一端連接測杆觸頭5；微進給裝置6位於測杆7之間，根據被測物體4的微小位移量提供進給量。
本實用新型針對微位移測量採用逐級遞推方式進行分步推進，一方面使納米級測量易於實現，另一方面使整個測量系統具有較大的測量範圍。第一級為手動調節，調整鐵芯的位置，使鐵芯處在電感L1和L2的正中。因這一級要求達到的精度不高，操作並不困難。第二級和第三級都為自動調節，對不同測量段能夠實現無縫對接，相當於量程能夠自動切換。特別是最後一級，通過對微進給裝置的納米級補償控制實現納米級測量，因此，納米級進給裝置決定了該測量系統具有較高的測量精度。該測量系統採用接觸方式測量，因此本系統適合準靜態的微位移測量。
逐級遞推式納米級測量系統分為三級，每前進一級測量精度都得到不同程度的提高。第一級為粗調整，也稱手動調整。高精度電感測頭固定在基座上，通過手動調整鐵芯與電感L1、L2的相對位置，努力使鐵芯處在正中，即兩線圈交接處附近，這樣既能保證量程，又能保證線性度。允許的誤差可以通過鍵盤加以設定，調整結果在顯示屏中顯示。第二級為自動調整，通過單片機對橋路中數字電位器2的調整，使輸出電壓uo儘可能小，從而增大後續電路的放大倍數，提高解析度，另外，通過對數字電位器的調節，實現不同測量段的無縫對接，因而增大測量範圍。第三級為納米級自動調整。當位移發生納米級變化時，信號經前置放大、帶通濾波、採樣保持後到比較器，根據比較結果適當增加或者減少D/A值，經驅動後改變微進給裝置的進給量，目的是補償被測物體位移量的微小變化，使電感測頭的輸出信號保持不變。如果補償沒達到要求，則繼續閉環控制，直到最後的誤差在允許的範圍內為止，此時的D/A輸出量，可以轉換為微進給裝置的補償量，而此補償量就是被測物體的微位移量。由於微進給機構的進給精度選用納米級，因此測量系統的檢測精度也能達到納米級。檢測精度主要取決於差動式電感測頭的靈敏度、D/A的位數、微進給機構的進給精度等，另外通過增大鐵芯直徑或者長度，以及提高鐵芯的磁導率，都能加強電感測頭的靈敏度。
權利要求1.一種基於高精度電感測頭的逐級遞推式納米級測量系統，包括控制部分，其特徵在於還包括鐵心(9)放置在線圈(10)和(8)之間；測杆(7)，其一端連接鐵心(9)，另一端連接測杆觸頭(5)；微進給裝置(6)位於測杆(7)之間，根據被測物體(4)的微小位移量提供進給量。
2.按權利要求1所述的系統，其特徵在於所述的鐵心(9)、測杆(7)、微進給裝置(6)、測杆觸頭(5)製成一體。
3.按權利要求1所述的系統，其特徵在於所述的數字電位器(2)放在與線圈(10)和(8)並聯的二個電阻中間，與電阻一起構成橋路中的二個臂。
專利摘要一種基於高精度電感測頭的逐級遞推式納米級測量系統，包括控制部分，還包括鐵心(9)放置在線圈(10)和(8)之間；測杆(7)，其一端連接鐵心(9)，另一端連接測杆觸頭(5)；微進給裝置(6)位於測杆(7)之間，根據被測物體(4)的微小位移量提供進給量。本實用新型針對微位移測量採用逐級遞推方式進行分步推進，一方面使納米級測量易於實現，另一方面使整個測量系統具有較大的測量範圍。因此，納米級進給裝置決定了該測量系統具有較高的測量精度。該測量系統採用接觸方式測量，因此本系統適合準靜態的微位移測量。
文檔編號G01B7/02GK2586131SQ0229271
公開日2003年11月12日 申請日期2002年12月13日 優先權日2002年12月13日
發明者臺憲青, 胡旭曉, 楊克己 申請人:中國科學院自動化研究所