精密电容测微仪自校正技术的研究

摘要

该文对目前国内外标定技术的现状以及今后的发展方向,进行了深入的研究,对现有典型的校正方法进行了分析;并对具有有效测量面积传感器的精密测微系统的自校正理论进行了详细的论述;完成了精密电容测微系统的自校正,论文的主要工作内容如下:1、回顾了标定和校正技术的发展历史,对目前常用的标定方法进行了论述.2、介绍了纳米科学技术的发展,阐述了纳米精度等级测微系统对标定的特殊要求;从理论上分析了自校正方法的基本工作原理,提出了采用自校正法实现对精密测微系统线性误差的精确校正.3、详细阐述了具有有效测量面积类型传感器,在自校正过程中对微位移比例放大机构的特殊要求;研究了各种位移比例放大机构的工作机理,并分析其对自校正方法的影响;提出了采用比例斜面放大机构实现稳定微位移的比例放大作用,以满足具有有效测量面积型传感器自校正的要求.4、介绍柔性铰链的发展历史和目前应用前景.5、全面分析压电、电致伸缩位移驱动器的微位移工作机理及固有特性等.6、论述电场理论中电轴法的基本原理及其在单极板电容传感器测微系统中的应用;从此基本原理出发,推导了电容传感器与被测实际表面之间的容值计算公式;为电容测微系统在测量实际粗糙表面时,提供精确测量的理论依据.7、在LabVIEW平台上设计模拟实际被测表面的软件,并在此仿真表面的基础上,研究分析单极板电容传感器测微系统在测量实际表面时对测量准确度的影响.8、给出了精密电容测微系统采用自校正方法得到的校正结果,达到精确校正的目的;这为具有有效测量面积传感器型的现场校正和没有更高精度等级基准的情况下,提供了行之有效的校正方法.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1引言

§1.2自校正技术现状及其发展

§1.3本课题研究的意义及主要内容

第二章精密电容测微仪自校正方法

§2.1自校正方法的基本工作原理

§2.2精密电容测微仪自校正

§2.3小结

第三章自校正装置中微位移机构的研究

§3.1校正装置比例放大机构的工作机理分析

§3.2校正装置中平移机构力学模型建立及运动特性分析

§3.3小结

第四章自校正装置中微位移驱动器工作机理及特性研究

§4.1微位移器件的工作机理分析

§4.2微位移驱动器的特性分析

§4.3微位移驱动器的控制方法及驱动电源

§4.4小结

第五章被测表面对精密电容测微仪自校正的影响

§5.1电场理论中电轴法的基本原理

§5.2单极板电容传感器测量凹凸表面时的容值公式推导

§5.3表面粗糙度对电容传感器测量准确度的影响

§5.4小结

第六章自校正数据处理和误差分析

§6.1自校正系统的组成

§6.2实验数据处理和误差分析

§6.3小结

全文终结和展望

攻读博士期间发表的论文

参考文献

致谢