【技术实现步骤摘要】
微米尺度下的界面微观相互作用力测量系统及其测量方法
本专利技术涉及微纳测量和界面微观相互作用力，更具体地说是一种基于光纤布拉格光栅微纳传感测量的界面微观相互作用力测量系统及其测量方法。
技术介绍
微纳米超精密检测技术是微器件加工及装配的重要保障。三坐标测量机常常用于精密测量一些微器件的三维尺寸，为测量各种微小器件，研制了各种微探针和各种传感原理的纳米级精度的测量系统。然而当探针微球直径达到微米甚至纳米量级时，探针尖端与被测表面间的界面微观相互作用力的量级将比重力大得多，占据测力主导地位，不可忽视。这些力包含了毛细作用力、范德华力、静电力等。这些界面微观相互作用力通常会将探针产生吸引力，对探针的探测精度和可靠性的影响巨大，造成微探针系统的误触发、不稳定触发、探头的突跳陷入、预行程变化量的波动、扫描精度下降、重复性下降等问题。从而需对各类微纳探针的界面微观相互作用力进行深入分析研究，建立微探针系统界面微观相互作用力的理论模型和综合微力评定模型，以提高微纳探针的触发和扫描精度。目前，界面微观相互作用力的研究主要围绕原子力显...
【技术保护点】
1.一种微米尺度下的界面微观相互作用力测量系统，其特征包括：传感模块、光学感测模块、解调光路模块、信号调理模块、上位机模块和微位移模块；/n所述传感模块，包括：测头的机体支架(1)、超精密不锈钢管(2)、测量FBG传感器(3)、匹配光栅(4)；/n所述测量FBG传感器(3)和匹配光栅(4)分别放到所述超精密不锈钢管(2)中，且并排悬挂在所述测头的机体支架(1)上；所述测量FBG传感器(3)的光纤端面长于所述匹配光栅(4)；/n所述光学感测模块，包括：ASE宽带光源(5)、第一耦合器(6)；/n所述ASE宽带光源(5)连接所述第一耦合器(6)的输入端，所述第一耦合器(6)的输...
【技术特征摘要】
1.一种微米尺度下的界面微观相互作用力测量系统，其特征包括：传感模块、光学感测模块、解调光路模块、信号调理模块、上位机模块和微位移模块；
所述传感模块，包括：测头的机体支架(1)、超精密不锈钢管(2)、测量FBG传感器(3)、匹配光栅(4)；
所述测量FBG传感器(3)和匹配光栅(4)分别放到所述超精密不锈钢管(2)中，且并排悬挂在所述测头的机体支架(1)上；所述测量FBG传感器(3)的光纤端面长于所述匹配光栅(4)；
所述光学感测模块，包括：ASE宽带光源(5)、第一耦合器(6)；
所述ASE宽带光源(5)连接所述第一耦合器(6)的输入端，所述第一耦合器(6)的输出端连接至所述测量FBG传感器(3)；
所述解调光路模块，包括：第二耦合器(7)、高灵敏度光电探测器(8)；
所述第二耦合器(7)的输入端连接至所述第一耦合器(6)的反射端，所述第二耦合器(7)的输出端连接至所述匹配光栅(4)；所述第二耦合器(7)的反射端设置有所述高灵敏度光电探测器(8)；
所述高灵敏度光电探测器(8)连接至所述信号调理模块；
所述上位机模块，包括：数据采集卡(10)、计算机(11)；
所述信号调理模块通过所述数据采集卡(10)连接至计算机(11)；
所述微位移模块，包括：数字电压控制器(12)、三维微动平台(13)、一维纳米微动平台(14)；
所述数字电压控制器(12)的输入端连接至所述计算机(11)，所述数字电压控制器(12)的输出端连接至所述一维纳米微动平台(14)；
所述三维微动平台(13)上安装有所述一维纳米微动平台(14)；
所述一维纳米微动平台(14)上设置有相应的被测表面；
由所述ASE宽带光源(5)发出的光经过所述第一耦合器(6)后进入所述测量FBG传感器(3)中，并经过所述测量FBG传感器(3)反射后从所述第二耦合器(7)进入所述匹配光栅(4)，最后由所述匹配光栅(4)反射的光经过所述第二耦合器(7)后进入所述高灵敏度光电探测器(8)并输出光功率电压信号，且所述光功率电压信号与所述测量FBG传感器(3)和匹配光栅(4)的反射光谱的重合部分面积成比例；
所述信号调理模块对光功率电压信号进行预处理后通过所述数据采集卡(10)发送给所述计算机(11)中；
所述计算机(11)根据预处理后的光功率电压信号，建立光功率电压信号与界面微观相互作用力函数传递模型，从而得出界面微观相互作用力及力-分离位移曲线。
2.一种利用权利要求1所述的微米尺...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳芳，杨子涵，林芳慧，赵荣敏，夏豪杰，李红莉，陈丽娟，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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