只要通过本装置的方向和位置调节装置 进行调节便能够得出高精度的输出微小力值，而不再需要采用激光干涉仪等高精度测量设 备对极板间距离进行精确测量。
[0048] 实施例二 参照图1-5,本发明的第二实施例： 本发明一种高精度非接触式三维微小力发生装置主要由叉指微力发生器、位置调节装 置、方向调节杆、旋转平台以及固定底座组成。叉指微小力发生器通过在其两端施加电压可 以产生微小静电力，同时通过旋转平台以及方向调节杆可以产生空间各个方向的微小力， 而X，Y，Z三个方向的位置调节装置可以对两叉指之间的位置和距离进行精确调节，从而产 生空间各方向的微小力。
[0049] 该装置的使用过程为： 先通过实验确定在叉指距离为某一范围内时，加载电压与叉指间微小力之间的函数关 系。由于采用了新型叉指结构，叉指间的微小距离变化对于微小力的影响很小，因此可以得 到在某一距离范围内，叉指之间微小静电力与电压之间的函数关系式。然后在使用时，根 据需要，通过调节旋转平台以及方向调节杆来控制微小力的产生方向，并根据校准需要确 定叉指间的距离，以便产生某一范围内的微小力。最后通过改变叉指之间的电压，来产生所 需方向的标准微小力，该标准微小力值可以根据电压与微小力值之间的函数关系式反推得 到。
[0050] 如图5所示，在许多情况下，传感器都是安装在设备上，其受力的方向也不是竖直 方向，若采用传统的微力发生装置进行检测或是校准就必须将传感器从设备上拆卸下来， 并检测或校准完成之后再将其安装到设备上去，不够方便。而且若传感器(如微小力传感器 等）属于高灵敏度传感器，则其在拆卸和安装的过程中很容易造成损坏，不够可靠。
[0051] 此外，许多情况下，设备上的微小力传感器本来就用来测量非竖直方向的微小力 值，因此拆卸下来校准与其使用情况完全不同，达不到校准的目的，拆卸下来后还必须要提 供非竖直方向的标准微小力值才能对其进行校准，操作起来十分复杂；而有些多分量力传 感器还需要测量微小力在非竖直方向的分力，也要求提供非竖直方向的微小力进行校准， 若继续采用传统的微力发生装置操作会非常复杂且难以保证校准效果。
[0052] 而采用本发明的高精度非接触式三维微力值发生装置对图5所示的微小力传感 器8进行校准时，则可以很好解决上述问题。如图5所示，该装置先通过旋转平台和方向 调节杆确定其方位，然后再通过调节X，Y，Z三个方向的位置调节装置来调节两个叉指型微 小力发生器的距离和位置，并根据需要的标准力大小来确定两个叉指型微小力发生器的距 离，最后通过调节加载电压便可以在两个叉指间产生相应方向的标准微小力，对微小力传 感器8进行校准。
[0053] 与现有技术相比，本发明具有以下优点： (1)增设了方向调节杆和旋转平台，通过方向调节杆和旋转平台的调节作用，不仅能够 产生竖直方向上的微小力值，还能在水平方向及其它非竖直方向产生微小力值，具有极大 的灵活性且精度较高。
[0054] (2)采用了新型非接触式结构的非接触式微力发生器，在检测校准时，两极板并不 接触，有一个缓冲的空间，该非接触式结构可以有效避免用力过大而造成的被检装置损坏 或对被检装置造成不可恢复的影响，更加可靠。
[0055] (3)非接触式微力发生器采用新型的叉指状结构，极大地减小了极板间距离不确 定度对于微小力值的影响，不再需要传统装置的激光干涉仪来满足极板间距离精确测量的 要求，结构简单，成本更低，且操作更简便。
[0056] (4)还设有位置调节装置，能从X、Y和Z三个方向对叉指微力发生器相邻两叉指 间的位置和距离进行精确调节，进一步提高了装置的精度。
[0057] 以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施 例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替 换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1. 一种高精度非接触式三维微小力发生装置，其特征在于：包括： 非接触式微力发生器，用于在外加电压的作用下产生微小静电力； 方向调节杆（6)和旋转平台（7)，用于调整非接触式微力发生器在三维空间中的方向； 固定底座（1)，用于固定旋转平台（7); 所述旋转平台（7)安装在固定底座（1)上，所述方向调节杆（6)与旋转平台（7)铰接， 所述非接触式微力发生器安装在方向调节杆（6)上。2. 根据权利要求1所述的一种高精度非接触式三维微小力发生装置，其特征在于：所 述非接触式微力发生器为叉指微力发生器，所述叉指微力发生器的上下极板间的结构为叉 指状结构，所述叉指微力发生器的上下极板分别与外部的正负电极（V+和V-)连接，所述叉 指微力发生器的下极板安装在方向调节杆（6)上。3. 根据权利要求2所述的一种高精度非接触式三维微小力发生装置，其特征在于：在 所述叉指微力发生器的下极板与方向调节杆（6)之间还设有位置调节装置，所述位置调节 装置用于从X、Y和Z三个方向对叉指微力发生器相邻两叉指间的位置和距离进行精确调 T〇4. 根据权利要求3所述的一种高精度非接触式三维微小力发生装置，其特征在于：所 述位置调节装置包括X方向位置调节装置（31)、Y方向位置调节装置（32)和Z方向位置调 节装置（33)。5. 根据权利要求3所述的一种高精度非接触式三维微小力发生装置，其特征在于：所 述叉指微力发生器的上极板上方还设有用于连接被测装置的连接板（4)。6. 根据权利要求5所述的一种高精度非接触式三维微小力发生装置，其特征在于：在 所述连接板（4)与叉指微力发生器的上极板之间以及所述叉指微力发生器的下极板与位置 调节装置之间均设有绝缘层（5)。7. 根据权利要求1所述的一种高精度非接触式三维微小力发生装置，其特征在于：还 包括定位螺栓（2 )，所述旋转平台（7 )通过定位螺栓（2 )固定在固定底座（1)上。8. 根据权利要求1所述的一种高精度非接触式三维微小力发生装置，其特征在于：还 包括用于固定方向调节杆（6 )方向的固定螺栓（20 )。9. 根据权利要求1所述的一种高精度非接触式三维微小力发生装置，其特征在于：所 述方向调节杆（6)与旋转平台（7)的铰接方式为球形铰接。
【专利摘要】本发明公开了一种高精度非接触式三维微小力发生装置，包括非接触式微力发生器、方向调节杆和旋转平台、固定底座，所述旋转平台安装在固定底座上，所述方向调节杆与旋转平台铰接，所述非接触式微力发生器安装在方向调节杆上。本发明增设了方向调节杆和旋转平台，通过方向调节杆和旋转平台的调节作用，不仅能够产生竖直方向上的微小力值，还能在水平方向及其它非竖直方向产生微小力值，具有极大的灵活性且精度较高；采用了新型非接触式结构的非接触式微力发生器，在检测校准时可以有效避免用力过大而造成的被检装置损坏或对被检装置造成不可恢复的影响，更加可靠。本发明可广泛应用于力学计量领域。
【IPC分类】G01L25/00
【公开号】CN105136384
【申请号】CN201510227806
【发明人】徐立, 郑培亮, 黄振宇, 李倩
【申请人】广东省计量科学研究院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年5月6日