电磁驱动式微拉伸装置的研究

为了能精确地测试和评定微构件的力学特性,需研制微拉伸装置。本文对电磁－线圈力驱动器的结构和参数进行了优化设计,并将其应用于微拉伸装置。结果表明,由于磁场梯度与线圈的激励电流成线性关系,因而能进行精确的控制。在设计微拉伸装置时,样品的一端附在由叶片弹簧悬挂的可移动拉杆上,另一端固定。通过线圈激励产生的磁场对拉杆上的磁铁作用,施加拉力。利用光纤传感器测量位移。最后,采用内径α１＝０．００８ｍ,匝数ｎ＝     

压电陶瓷微位移机械装置的研究

参考反射镜的位移标定，在很大程度上决定了移相干涉仪的测量精度．根据移相干涉的要求和压电陶瓷的特点，设计了推动参考反射镜作微位移的机械装置，通过实验测量出其微位移量表明，设计的装置使反射镜移相的非线性为1．73％。     

基于PSD的微轮廓测量仪及其控制系统研究

涉及到一种基于PSD原理的高精度三维轮廓测量仪.X-Y工作台采用了宏驱动与微驱动相结合的工作方式.宏工作台采用步进电机驱动,进给精度达1微米;微工作台采用精密压电陶瓷驱动,进给精度最小可达1纳米.这样,使得X-Y测量步距达到1纳米的条件下,测量物件的尺寸范围可以扩大为20mm×20mm,不仅适合微小构件的精密测量,而且适合较大器件的精密测量,且X-Y方向的位移测量精度最小可达1纳米.Z方向位移传感器采用激光单点位置探测器PSD,Z轴方向的位移测量精度达10纳米.对微轮廓测量仪的控制系统作了程序设计,得到了较满意的效果.     

微构件力学性能测试技术进展

阐述了微构件力学性能的研究现状与存在的力学性能参数表征问题，而后重点介绍了微构件力学性能测试中相关的驱动方式、微位移检测和微力检测技术。     

激光干涉接触式轴承表面轮廓综合测量

介绍了一种可用于测量滚动轴承曲面形貌的表面轮廓综合测量仪，在测量中应使杠杆处于平衡位置，以减小测量力；用衍射光栅干涉位移传感器作为位移测量系统代替传统的电感位移传感器；z向工作台采用粗、细两级驱动定位，利用步进电机驱动斜面导轨进行粗级定位以扩大量程，压电陶瓷做微位移驱动实现精密定位以提高测量精度。论述了该仪器的整体结构、测量原理、工作台的定位控制以及衍射光栅干涉信号的处理。     

多晶硅微机械构件损伤的表面效应

利用电磁力驱动微拉伸装置，考察多晶硅微构件表面粗糙度和施加表面分子自组装膜(octadecyltrichlorosilane，简称OTS)对抗拉强度及断裂损伤的影响。结果表明，微构件的抗拉强度表现出依赖表面性质的表面效应。抗拉强度随表面粗糙度的增加而降低，并受环境气氛的影响。当构件表面施加表面分子自组装膜后，在以上两因素的作用下．多晶硅微构件的抗拉强度提高了32．46％。研究结果可用于微机械构件的材料表面改性设计。     

闭环控制的微动工作台设计

介绍了一种以弹性导轨为支承的平面三自由度微动工作台的原理、结构、设计计算方法及闭环控制的基本原理。采用电致伸缩微位移器驱动弹性导轨 ,电涡流传感器测量工作台的微位移 ,能可靠地保证微动工作台的运动精度 ,并使其结构简单、紧凑。     

单晶铝微构件拉伸过程的分子动力学仿真研究

建立了单晶铝微构件拉伸过程的分子动力学仿真模型，利用Morse势函数对微构件的拉伸过程进行了仿真计算。从能量演化的角度解释了拉伸过程仿真在平衡阶段、裂纹产生和断裂阶段的若干力学现象。计算得到单晶铝微构件的断裂强度为22．1GPa。用Griffih断裂理论解释了微构件的断裂机理以及高强度产生的原因。     

光纤传感测量系统在超导转子旋转装置中的应用

介绍了超导转子旋转驱动原理以及应用在超导转子旋转装置中的一种光纤传感测量系统。光纤传感测量系统包括微位移光纤传感器、转速光纤传感器、电机控制光纤传感器和信号读取图形,该系统能够进行转子悬浮微位移和旋转速度的测量并提供转子旋转所需的控制信号。在4.2K低温下进行了转子悬浮旋转实验,超导球形转子悬浮微位移测量分辨率为10μm,转子转速达到了1013rpm。实验结果为进一步应用光纤传感测量系统精确监控超导转子工作姿态提供了参考。     

高精度平面构件平面度及壁厚非接触测量装置研制

为实现纯铅、纯锡等软质金属平面构件平面度及壁厚的高精度、非接触式无损测量，本文提出一种基于双激光位移传感器的非接触式测量方法，采用CL-3000型双激光位移传感器以及高精度两维气浮运动平台构建了非接触测量装置，基于Qt开发环境和MATLAB程序，开发了运动控制与平面度、壁厚测量数据采集、处理程序。与三坐标测量比对结果表明，研制的非接触测量装置能够满足软质金属材料平面构件平面度及壁厚的高精度非接触式测量需求。     

一种高精度测量仪直线位移装置的设计

针对传统测长仪测量主轴系统存在结构复杂、装调繁琐、笨重且造价高等缺陷,考虑结构的简化与测量精度的提高,采用空气阻尼原理,设计出一种具有空气阻尼控制的直线位移装置,并将其应用于JC系列高精度数显测量仪。研究表明:该装置在测量过程中作直线位移时平稳、顺畅,保障了测量的稳定、可靠,完全满足高精度数显测量仪的使用要求。     

Development of an air servo displacement sensor

This paper introduces a new type of displacement sensor called an “air servo displacement sensor.” The sensor’s piston automatically follows a measured object using a pneumatic servomechanism with a nozzle-flapper that acts as a detecting device. Because the piston is supported by an aerostatic bearing, it experiences almost no friction. An optical linear scale mounted on the piston is used to measure the displacement of the measured object because the gap between the nozzle and the measured object is maintained at a constant level. As a result, this new sensor can successfully perform non-contact displacement measurements over a much longer measuring range, when compared to the traditional air micrometer. The optimal parameters for the sensor structure were obtained using simulations and experiments. Performance accuracy tests with a micrometer showed a repeatability error below ±0.5 μm and a linearity error below ±2 μm, with a measuring range beyond 10 mm. It has been verified that that the sensor exhibits a sufficient level of accuracy for the operational requirements.     

一种新型微位移电阻传感器

研制一种新型高精度电阻传感器.该仪器利用扭簧比较仪的测头移动组件和夹持组件的成熟结构,在此基础上加装贴有应变片的弹簧片研制成新的应变传感器,精度高,稳定性好,在很大程度上满足了企业产品质量检验数字化、信息化.     

基于高精度位移传感器的新型减振平台

为了保证光学精密仪器工作基础的高稳定性,设计了一种新型的减振平台,该减振平台采用精度为0.1nm的位移传感器作为测量装置,通过位移传感器测量隔振平台支撑弹簧的长度变化,计算出支撑力的变化,然后调整电磁驱动器的电磁力,使光学精密仪器受力平衡,达到减振的目的。经过理论分析及仿真分析,采用这种减振方式能够到达减振要求,同时,这种减振方式有利于多级减振,每级减振装置之间是彼此相互独立的。     

基于光敏阵列直接调制的单栅式时栅位移传感器

针对传统叠栅形式光栅存在制造难度大、安装要求高等缺点,提出了一种用时间细分空间的单栅式时栅位移传感器。从光的粒子性出发,分析了用正交变化的光场信号合成光场电行波的方法;用点阵发光二极管(LED)模块作为交变光源,用空间正交的光敏阵列直接耦合光强信号获取了反应空间位移的电行波信号;最后,通过检测电行波信号与激励信号过零点之间的时间差,实现了对空间直线位移的测量。研制了原理样机,采用普通机械加工方法对其进行了实验验证。结果表明,在440mm测量范围内,样机的测量精度可达±2μm。该单栅式时栅位移传感器减少了叠栅式传感器对安装工艺的要求,提高了抗干扰能力;采用的测量技术避免了传统粗光栅技术存在的精度难以提高、动态特性差等缺点,为光学位移测量提供了一种不通过精密机械细分来提高测量精度的方法。     

图像式角位移测量的光栅偏心度监测系统

图像式角位移测量装置中,光栅的安装偏心标定结果直接影响着角位移测量的精度。为此,本文设计了一种用于调试图像式角位移测量装置光栅偏心度的系统。首先,根据图像式角位移测量机理,提出了基于线阵图像传感器的标定光栅偏心度监测原理;然后,在图像传感器上建立了偏心调试监测信号的模型,并提出存在偏心时偏心监测信号的变化机理;最后,对某型号角位移测量装置进行了实验,并给出了调试建议。实验表明,经过调节误差均方差由1017″降低到12.8″。本文设计的偏心监测系统能够实现对标定光栅的高精度安装调试,提高了图像式角位移测量装置的批量生产效率。     

微摩擦测试仪力传感器的研究

讨论了微尺度构件的摩擦力测试问题.Bhushan和Koinkar分别对硅材料的宏观摩擦系数和纳米摩擦系数进行了对比实验,实验表明纳米摩擦系数远远低于宏观摩擦系数.而在微机械构件中,零件的大小一般为微米级,甚至更大,接触面积也较大.载荷介于宏观和微观之间,有时会大于nN范围,因此其摩擦特殊,有可能不完全等同于宏观摩擦和纳米摩擦,因此需进一步研究.但现有的微摩擦测试仪器不管是载荷还是测量范围都是基于纳米量级,因此需要一种用于研究微机械样品间摩擦的专用仪器.本文主要对这种微摩擦测试仪中关键技术之一力传感器进行了研究.由于普通传感器在测量精度较高时,分辨率、灵敏度等均较低,不能满足系统的要求.针对普通传感器的不足,本文采用微机械工艺加工微力传感器可以大批量制量制造,且具有低成本、高精度、低驱动、高可靠性、低功耗、占用空间小、重量轻和响应速度快等优点.最后对力传感器的性能进行了分析.     

数控机床圆轨迹运动误差测试仪器和方法的研究

介绍一种新的可用于数控机床圆轨迹运动误差测试的二雏球杆仪。该二维球杆仪包括一根两端与精密小球相连的测量杆和一台高精度的旋转编码器，测量杆内置有可用于测量位移的高精度传感器，旋转编码器用来精确测量杆的转动角度。分析了测量仪器的误差，并进行了校正。试验表明，该仪器不仅可测量出机床圆周运动轨迹精度，用于机床的精度评价，还可以测出机床圆周运动任意指令位置的定位误差值，为进一步用于对圆轨迹的误差补偿打下基础。     

车床传动链精度检查仪

介绍了把传动链两端的角位移和线位移传感器巧妙地组合在一起的车床传动链精度检查仪的结构、特点及工作原理。该仪器两端设计有可调心式中心孔,安装测量迅速方便。还通过实例说明了该仪器在生产中的应用,取得了较好的效果。     

雨量传感器检定/校准装置对比与探讨

在确保校准质量的前提下,为节约校准成本起见,利用本单位现有的4台雨量检定装置进行对比试验,分析了不同装置对雨量传感器校准质量的差异。结果表明:ZBC5型雨量检定装置、JJS1型翻斗雨量传感器校准仪、JJS2型雨量校准仪、JJS3型雨量检测系统都具有较高的性价比,适合作为雨量传感器的检定装置。而且,JJS1型翻斗雨量传感器校准仪和JJS2型雨量校准仪适合雨量传感器的现场校准工作,ZBC5型雨量检定装置和JJS3型雨量检测系统适合完成室内检定与校准。