纳米时栅位移传感器电场分布与误差特性研究 .pdfVIP

学兔兔 第 34卷 第 10期 仪 器 仪 表 学 报 Vo1．34No．10 2013年 lO月 ChineseJournalofScientificInstrument Oct．2013 纳米时栅位移传感器 电场分布与误差特性研究：}= 刘小康，蒲红吉，郑方燕，冯济琴，于治成 (重庆理T大学 机械检测技术与装备教育部T程研究中心 时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室 重庆 400054) 摘 要：针对现有纳米测量技术量程小和测量环境要求苛刻等不足，提Iq{研究一种以高频时钟脉冲作为计量基准的新型纳米 位移传感器，利用差动平行电容极板构建的交变电场进行精密测量。为了优化传感参数并提高测量精度，对纳米时栅传感器在 不同参数条件下的电场分布与误差特性进行了研究。首先根据其测量特征，利用ANSYS软件建立二维仿真模型，对不同参数 条件下传感器的电场分布进行分析；再通过实验验证，找m不同参数与误差特性之间的关系；最后根据仿真和实验结果 ，对传感 参数进行优化设计。实验表明：在200mm测量范围内，传感器精度达到 ±300nm。为纳米时栅优化设计和精度提高提供了可 靠的理论依据和技术支持。 关键词：纳米测量；电容式位移传感器；时栅 ；电场分布 ；误差特性 中图分类号：TH7 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：460．4030 Research onelectricfielddistributi0n and errorcharacteristicsofthe nanometertimegratingdisplacementsensor LiuXiaokang，PuHongji，ZhengFangyan，FengJiqin，YuZhicheng (EngineeringResearchCenterofMechanicalTestingTechnologyandEquipment，MinistryofEducation，ChongqingKeyLaboratory of me—GratingSensingandAdvancedTestingTechnology，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400054，China) Abstract：Aimingatthedeficiencesofsmallmeasurementrangeandcriticalrequirementonmeasurementenvironment inexistingnanometermeasurementtechnologies，anew nanometerdisplacementsensorisproposed，whichadoptshigh rfequencyclockpulseasthemetrologicalreference；andthealternatingelectricfieldconstructedwithdifferentialand parallelcapacitanceplatesisusedtoperform theprecisemeasurement．Inordertooptimizethesensorparametersand improvemeasurementprecision，the electricfield distribution and errorcharacteristicsofthenanometertime—grating sensorarestudiedunderdifferentparameterconditions．Firstly，accordingtothecharacteristicsofthenanometertime gratingdisplacementsen