[发明专利]基于电容传感器的法布里珀罗标准具微位移测量系统的线性度比对装置和方法

说明书

本发明公开了基于电容传感器的法布里珀罗标准具微位移测量系统的线性度比对装置和方法。本发明中支架一端固定在光学平台上，标准圆锥光束系统放置在其上方，面阵器件布置在标准圆锥光束系统前且处于同一光轴中用于干涉成像，应力加载系统改变应力F的大小，电容传感器探头通过检测电容的变化量，从而根据电路模块得到矩形等截面梁的形变量。用标准圆锥光束系统和电容传感器得到相应的位移量，通过对二者线性度曲线的比较完成F‑P标准具微位移测量系统的线性度比对。本发明具有检测精度高，可同步完成两种方法的测量，适用于高准确度微位移测量系统的线性度比对。

技术领域

本发明涉及微位移测量系统的线性度比对装置和方法，具体涉及基于电容传感器的法布里珀罗标准具微位移测量系统的线性度比对装置和方法。

背景技术

微位移技术作为精密机械与精密仪器的关键技术之一，近年来随着微电子技术、宇航、生物工程等学科的发展而迅速的发展起来，同时高准确度的微位移测量系统也越来越成为各领域特别是军事领域技术不断进步的制约因素。微位移的测量同时也被广泛地应用于生活和生产中，其应用范围要求测量具有精度高，非接触、实时监测等特点。微位移技术是超精密加工及检测中的一项关键技术。特别是纳米技术的飞速发展，使微位移的精度要求由微米级而上升到纳米级。

通过F-P标准具干涉成像可以实现微位移的测量，利用干涉成像的位置变化导致的CCD上干涉圆环圆心点位置的改变，完成纳米级的微位移测量。由于CCD发生的位移很小，需要确定干涉圆环圆心位移量的准确性，所以现在需要一种用于F-P标准具微位移测量系统的线性度比对装置和方法。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于电容传感器的法布里珀罗标准具微位移测量系统的线性度比对装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

基于电容传感器的法布里珀罗标准具微位移测量系统的线性度比对装置，包括F-P标准具干涉测量系统、面阵器件、支架、矩形等截面梁、应力加载系统、电容传感器探头和传感器探头固定模块。

F-P标准具干涉测量系统放置在支架上方，面阵器件布置在F-P标准具干涉测量系统前且与F-P标准具干涉测量系统处于同一光轴中用于成像，应力加载系统通过对应力F的改变从而改变矩形等截面梁的形变量，电容传感器探头由探头固定模块固定在矩形等截面梁的正上方，用以感受悬臂的形变量。

所述的矩形等截面梁在其受力点处有一个小凹槽，其大小可以刚好卡入一根钢丝线，保证小凹槽和钢丝线之间不会发生相对滑动，且在该矩形等截面梁上的电容传感器探头感应区域贴有一块无任何缺陷且平整度小于0.05μm/mm的液晶平板玻璃。

所述的支架一端固定在光学平台上，另一端用于放置F-P标准具干涉测量系统，且在支架上位于矩形等截面梁的受力点正下方处存在一个圆柱型空心，保证从上方悬挂下来的钢丝线和支架之间不产生接触。

所述的应力加载系统包括一端悬挂在矩形等截面梁上小凹槽处的钢丝线，另一端穿过支架中的圆柱型空心处后与下方的浮子连接，浮子放置于盛有水且水面上铺有油层(最大程度的减小水蒸发所带来的实验误差)的烧杯容器，通过螺旋机构起降台改变烧杯容器的位置，从而改变浮子所受的浮力大小，使得矩形等截面梁所受的应力F的大小改变，数字天平放置在烧杯容器和螺旋机构起降台中间，用于测量浮力变化大小。

所述的传感器探头固定模块包括立柱、滑块、支架、紧固件和内六角螺钉，内六角螺钉将表面光滑的立柱固定在光学平台上，滑块可在立柱上上下滑动，紧固件用于将滑块紧固在立式支架上，支架一端固定在滑块上，另一端用来安装电容传感器探头。