专利名称：基于高精度电感测头的逐级递推式纳米级测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及纳米级测量系统，特别涉及基于高精度电感测头的逐级递推式纳米级测量系统。
为实现上述目的，一种基于高精度电感测头的逐级递推式纳米级测量系统，包括控制部分，还包括铁心9放置在线圈10和8之间；测杆7，其一端连接铁心9，另一端连接测杆触头5；微进给装置6位于测杆7之间，根据被测物体4的微小位移量提供进给量。
本实用新型针对微位移测量采用逐级递推方式进行分步推进，一方面使纳米级测量易于实现，另一方面使整个测量系统具有较大的测量范围。第一级为手动调节，调整铁芯的位置，使铁芯处在电感L1和L2的正中。因这一级要求达到的精度不高，操作并不困难。第二级和第三级都为自动调节，对不同测量段能够实现无缝对接，相当于量程能够自动切换。特别是最后一级，通过对微进给装置的纳米级补偿控制实现纳米级测量，因此，纳米级进给装置决定了该测量系统具有较高的测量精度。该测量系统采用接触方式测量，因此本系统适合准静态的微位移测量。
逐级递推式纳米级测量系统分为三级，每前进一级测量精度都得到不同程度的提高。第一级为粗调整，也称手动调整。高精度电感测头固定在基座上，通过手动调整铁芯与电感L1、L2的相对位置，努力使铁芯处在正中，即两线圈交接处附近，这样既能保证量程，又能保证线性度。允许的误差可以通过键盘加以设定，调整结果在显示屏中显示。第二级为自动调整，通过单片机对桥路中数字电位器2的调整，使输出电压uo尽可能小，从而增大后续电路的放大倍数，提高分辨率，另外，通过对数字电位器的调节，实现不同测量段的无缝对接，因而增大测量范围。第三级为纳米级自动调整。当位移发生纳米级变化时，信号经前置放大、带通滤波、采样保持后到比较器，根据比较结果适当增加或者减少D/A值，经驱动后改变微进给装置的进给量，目的是补偿被测物体位移量的微小变化，使电感测头的输出信号保持不变。如果补偿没达到要求，则继续闭环控制，直到最后的误差在允许的范围内为止，此时的D/A输出量，可以转换为微进给装置的补偿量，而此补偿量就是被测物体的微位移量。由于微进给机构的进给精度选用纳米级，因此测量系统的检测精度也能达到纳米级。检测精度主要取决于差动式电感测头的灵敏度、D/A的位数、微进给机构的进给精度等，另外通过增大铁芯直径或者长度，以及提高铁芯的磁导率，都能加强电感测头的灵敏度。
权利要求1.一种基于高精度电感测头的逐级递推式纳米级测量系统，包括控制部分，其特征在于还包括铁心(9)放置在线圈(10)和(8)之间；测杆(7)，其一端连接铁心(9)，另一端连接测杆触头(5)；微进给装置(6)位于测杆(7)之间，根据被测物体(4)的微小位移量提供进给量。
2.按权利要求1所述的系统，其特征在于所述的铁心(9)、测杆(7)、微进给装置(6)、测杆触头(5)制成一体。
3.按权利要求1所述的系统，其特征在于所述的数字电位器(2)放在与线圈(10)和(8)并联的二个电阻中间，与电阻一起构成桥路中的二个臂。
专利摘要一种基于高精度电感测头的逐级递推式纳米级测量系统，包括控制部分，还包括铁心(9)放置在线圈(10)和(8)之间；测杆(7)，其一端连接铁心(9)，另一端连接测杆触头(5)；微进给装置(6)位于测杆(7)之间，根据被测物体(4)的微小位移量提供进给量。本实用新型针对微位移测量采用逐级递推方式进行分步推进，一方面使纳米级测量易于实现，另一方面使整个测量系统具有较大的测量范围。因此，纳米级进给装置决定了该测量系统具有较高的测量精度。该测量系统采用接触方式测量，因此本系统适合准静态的微位移测量。
文档编号G01B7/02GK2586131SQ0229271
公开日2003年11月12日 申请日期2002年12月13日 优先权日2002年12月13日
发明者台宪青, 胡旭晓, 杨克己 申请人:中国科学院自动化研究所