纳米时栅位移传感器的理论模型与误差分析

摘要：

纳米位移测量技术及器件是实现纳米精度定位与控制的“眼睛”,针对现有的纳米位移测量方法在大量程和高精度之间难以兼顾的现状,提出一种基于交变电场的驻波合成电行波的新方法,研究一种新型的纳米时栅位移传感器.对纳米时栅的工作原理进行了详细分析,构建了一个受4路位移信息调制的行波表达式,通过对表达式的理论推导,分析了2路驻波幅值不相等、单路驻波正负幅值不相等以及驻波中包含高次谐波分量等因素导致的误差规律.在此基础上开展了大量验证性实验,结果证明了理论分析的正确性.根据理论分析和实验结果,明确了纳米时栅一次、二次和四次误差的产生原因,据此对传感结构和参数进行了优化设计,最终在200 mm测量范围内精度达到±300 nm.

关键词：纳米测量、电容传感器、时栅、行波合成、误差特性

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分类号：TH7(仪器、仪表)

资助基金：国家自然科学基金51175534;教育部新世纪优秀人才支持计划NCET-13-1065;重庆市杰出青年科学基金cstc2011jjjq70002

在线出版日期：2014-06-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1136-1142