一种皮米量级分辨力的微位移测量系统及测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种皮米量级分辨力的微位移测量系统及测量方法，该系统包括探针模块、光路模块、静态锁相放大处理模块、上位机采集处理模块和微位移驱动模块，其中探针模块包括：测量FBG传感器、匹配FBG传感器、精密不锈钢针管、外部支架；光路模块包括：ASE宽带光源、第一环形器、第二环形器、InGaAs光电探测器；上位机采集处理模块包括：数据采集卡、计算机；微位移驱动模块包括：压电陶瓷纳米定位器、压电陶瓷驱动器、三维精密微动台。本发明专利技术能实现对微位移的检测，具有皮米量级的微位移测量分辨力，以及纳米量级的灵敏度和较低的噪声水平，从而具有对测量环境干扰的鲁棒性较强，工作稳定、性能较好且成本较低的优点。性能较好且成本较低的优点。性能较好且成本较低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种皮米量级分辨力的微位移测量系统及测量方法


[0001]本专利技术涉及微纳测量，更具体的说是一种基于光纤布拉格光栅传感原理的微位移测量系统及其测量方法。

技术介绍

[0002]近年来纳米科技发展迅速，半导体技术、微电子技术、微机电系统(MEMS)等迅速发展，现代制造业精度迅速提高。制造出的微型器件的几何尺寸几乎都在微纳米量级，要对这些微器件进行精密测量，就要发展特殊的高精度检测方法与技术设备。
[0003]小型的三坐标测量机及各类探针测量系统是高精度微纳测量领域的核心技术与仪器，这些设备通常具有微纳米量级特征尺寸的探针尖端、以及高灵敏度的敏感元件，以提高测量灵敏度和扩大适用范围。近些年来，世界上有多家研究机构都展开了微纳米测量的相关研究，研究出了基于各种原理的多种纳米级探头测量系统，可以实现微米量级的测量满量程和纳米量级的测量分辨力。三坐标测量机中常用的接触触发式探头，由于预行程的存在、接触瞬间测端测球产生的“高尔夫球效应”、以及检测系统灵敏度的限制，导致触发点的准确捕捉比较困难，因此阻碍了其测量精度和分辨力的提升。
[000本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种皮米量级分辨力的微位移测量系统，其特征包括：探针模块、光路模块、静态锁相放大处理模块、上位机采集处理模块和微位移驱动模块；所述探针模块，包括：测量FBG传感器(1)、匹配FBG传感器(2)、精密不锈钢针管(3)、外部支架(4)；所述精密不锈钢针管(3)夹持在所述外部支架(4)上；所述测量FBG传感器(1)与所述匹配FBG传感器(2)并列封装在所述精密不锈钢针管(3)内，且所述测量FBG传感器(1)的光纤端面到所述精密不锈钢针管(3)底部的距离小于所述匹配FBG传感器(2)的光纤端面到所述精密不锈钢针管(3)底部的距离，从而形成双FBG自补偿解调结构；所述光路模块，包括：ASE宽带光源(5)、第一环形器(6)、第二环形器(7)、InGaAs光电探测器(8)；所述第一环形器(6)的输入端与所述ASE宽带光源(5)相连接，所述第一环形器(6)的输出端连接至所述测量FBG传感器(1)；所述第二环形器(7)的输入端与所述第一环形器(6)的反射端相连接，所述第二环形器(7)的输出端连接至所述匹配FBG传感器(2)；所述第二环形器(7)的反射端与所述InGaAs光电探测器(8)的输入端相连接；所述InGaAs光电探测器(8)的输出端连接至所述静态锁相放大处理模块；所述上位机采集处理模块，包括：数据采集卡(10)、计算机(11)；所述静态锁相放大处理模块的输出经过所述数据采集卡(10)传输至所述计算机(11)；所述微位移驱动模块，包括：压电陶瓷纳米定位器(12)、压电陶瓷驱动器(13)、三维精密微动台(14)；所述压电陶瓷驱动器(13)的输入端与所述计算机(11)相连接，所述压电陶瓷驱动器(13)的输出端连接至所述压电陶瓷纳米定位器(12)；所述压电陶瓷纳米定位器(12)固定于所述三维精密微动台(14)之上；由所述ASE宽带光源(5)发出的激光经过所述第一环形器(6)传输至所述测量FBG传感器(1)中，并经过所述测量FB...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘芳芳，金彪，杨子涵，林芳慧，周何银，李红莉，夏豪杰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：