基于虚拟仪器技术的纳米时栅传感器实验研究.pdf

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1、2013年第32卷第l2期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)61基于虚拟仪器技术的纳米时栅传感器实验研究凌旭，王先全，冯济琴，蒲红吉(重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工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：为了实现制造成本低、抗干扰性强、性能稳定的大量程、纳米精度位移测量，研究了一种基于交变电场耦合的纳米时栅位移传感器。利用虚拟仪器开发平台LabVIEW软件和PXI-5422任意波形发生器硬件设备相结合，实现标准波形的频率

2、、幅值、相位的设置等功能。实验得出：通过调节激励信号的幅值可以避免安装位置的不同对纳米时栅精度的影响，调节相位可以提高其精度。虚拟仪器技术在纳米时栅实验中的应用为激励信号性能的改进与提高提供了技术支持，在纳米时栅特性的研究中提供方便。关键词：纳米测量；虚拟仪器；位移传感器；时栅中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000-9787(2013)12-00．61_03Experimentalresearchofnanometertime-gratingsensorbasedonvirtualinstrument

3、technologyLINGXu，WANGXian—quan，FENGJi-qin，PUHong-ji(EngineeringResearchCenterofMechanicalTestingTechnologyandEquipment，MinistyofEducation，ChongqingKeyLaboratoryofTime-GratingSensingandAdvancedTestingTechnology，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing400054，Chi

4、na)Abstract：Inordertorealizewide—rangedandnanoscaleprecisiondisplacementmeasurementwhichrequireslowcosts，stronganti·interferencecapabilitiesandstableperformance，akindofnanometertime—gratingdisplacementsensorbasedonACelectricfieldcouplingisresearched．Functionsli

5、kethesettingsofthe~equency，amplitudeandphaseofstandardwaveformcanbeachievedbycombiningtheLabVIEWsoftwareofvirtualinstrumentdevelopmentplatformwiththehardwareofPXI-5422arbitrarywaveformgenerator．Theexperimentconcludesthatphaseadjustmentvanimprovetheprecisionthro

6、ughadjustingamplitudeofexcitationsignalwhichCanavoideffectofdifferentinstallationsitesonprecisionofnanometertime—grating．Applicationofvirtualinstrumenttechnologyinexperimentofnanometertime-gratinggivestechnologicalsupporttoimprovementandprogressoffunctionofexci

7、tationsignal，whichprovideconveniencetoresearchonnanometertime—gratingcharacteristics．Keywords：nanometermeasurement；virtualinstrument；displacementsensors；time—grating0引言而制造精度又依赖于精密光刻的技术水平J，光刻技术受纳米位移测量技术是纳米数控机床、超大规模集成电光波波长和光学衍射极限的制约。激光干涉仪测量精路专用设备和国防军工特殊要求等超精密高端制造

8、装备的度取决与激光波长，纳米级测量已接近激光波长，使得其精核心技术，直接决定主机的性能，是实现高端制造、国防度已经很难再有突破且受环境影响较大。因此，迫切需工业、航空技术等领域“宏观结构的纳米精度制造”的保要一种新的测量方法来解决大量程纳米级位移测量的问证。目前，在大量程、高分辨率、高精度的位移测量场题。合，仅有光栅尺和激光干涉仪是实现毫米级以