一种基于变刚度柔性枢轴结构的微小力值测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于变刚度柔性枢轴结构的微小力值测量装置及方法，所述装置包括圆柱形电容器、Z向精密位移台、第一XY水平位移台、柔性枢轴结构、差分激光干涉仪、重心调整块、托盘、拉伸弹簧、Z轴升降平台，柔性枢轴结构能够绕旋转中心产生铅垂方向的运动，包括上部杆件、中部杆件、底部杆件和多个簧片型柔性铰链；差分激光干涉仪测量得到圆柱外电极与圆柱内电极的相对位移量；重心调整块调整柔性枢轴结构的重心；托盘用于承载加载的力值，中部杆件的下端连接圆柱内电极；拉伸弹簧的一端固定在Z轴升降平台上，张紧力可变。本发明专利技术能够实现柔性枢轴结构铅垂向刚度的调节，满足10μN至1mN量程内微小力值的力值分辨力与测量准确度需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微小力值测量领域，具体涉及一种基于变刚度柔性枢轴结构的微小力值测量装置及方法。

技术介绍

1、现代空间探测和微纳制造等研究领域对微小力值的测量提出高分辨率和高准确度的要求。目前，关于微小力值的应用主要集中在10μn～1mn范围内，微小力值的测量不确定度需要优于10-5量级。

2、微小力值的测量结果受限于毫克（mg）量级实物砝码的准确度，在现有的计量体系中仅能实现10-3量级的测量不确定度，无法满足以微型化、智能化和数字化为代表的未来高质量工业发展对微小力值计量的需求。随着国际计量大会在2018年宣布使用普朗克常数（ h）对质量单位进行重新定义，使得原有依赖于质量实物基准的微小力值能够直接溯源至普朗克常数，摆脱对实物砝码的依赖，使其测量不确定度可由现有的10-3量级突破至10-4量级甚至更高。目前，国际上主要采用基于静电力方法的静电力天平装置来实现将微小力值溯源至普朗克常数的目的，利用电容器在电场作用下产生的静电力平衡待测力值，将待测力值与时间、电荷和长度等已量子化的基本单位进行关联，完成对微小力值的直接本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于变刚度柔性枢轴结构的微小力值测量装置，其特征在于，包括圆柱形电容器、Z向精密位移台、第一XY水平位移台、柔性枢轴结构、差分激光干涉仪、重心调整块、托盘、拉伸弹簧、Z轴升降平台，

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，柔性枢轴结构在铅垂方向的整体刚度为：

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括延长杆、阻尼铝片、永磁体和第二XY水平位移台，

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，柔性枢轴结构的传递函数为：

5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，上部杆件、中部杆件和底部杆件为片状结构，固定支座有4个，其中2个...

【技术特征摘要】

1.一种基于变刚度柔性枢轴结构的微小力值测量装置，其特征在于，包括圆柱形电容器、z向精密位移台、第一xy水平位移台、柔性枢轴结构、差分激光干涉仪、重心调整块、托盘、拉伸弹簧、z轴升降平台，

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，柔性枢轴结构在铅垂方向的整体刚度为：

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括延长杆、阻尼铝片、永磁体和第二xy水平位移台，

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，柔性枢轴结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，白洋，张智敏，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：