基于蓝光DVD光学读取头的非接触式探头

为解决微小器件的高精度、高分辨率的测量问题,文章研制了一台基于蓝光DVD光学读取头的非接触式探头,实现了对微小尺寸的三维高精度测量。该探头的设计是对市售的蓝光DVD光学读取头的改进,改装后使用数值孔径为0.85的聚焦透镜。蓝光DVD光学读取头发出波长405nm的蓝光扫描被测量器件,减小了聚焦弥散斑直径,提高了探头的分辨率。对组装好的探头进行了测试,实验结果证实,该探头的分辨率优于1nm,对阶高为2μm的标准器件重复测量的标准差为21nm。     

高精度电容测微仪关键技术

针对非接触式电容测微技术的应用问题,介绍了非接触式高精度电容测微仪的基本工作原理及关键技术,给出了仪器的主要结构,对仪器电路进行了模块化设计,研究分析了实际测量过程中不可避免的各种误差,并提出了相应的消除或修正方法.研究结果表明,探头的有效直径为1mm时,仪器的分辨率可达1nm,测量范围为±5μm.探头的有效直径为9mm时,分辨率可降到0.1μm,测量范围可扩大到±1mm,动态频响0～4kHz.     

三维纳米接触式测头结构设计与优化

采用螺旋片簧弹性支承和压阻元件作为测量三维测力敏感元件的新型接触式三维纳米测头,进行了纳米测头的结构设计,建立了测头系统的三维模型。为了提高测头的触测灵敏度,采用正交试验法设计实验方案,应用ANSYS仿真软件进行静力学和动力学仿真分析,对纳米测头的结构进行优化设计,确定测头的最优尺寸、弹性体支承结构的最优结构,并分析其静、动态特性。分析结果表明,所研制的三维纳米测头横向测量灵敏度达到13.99με/m N,Z向测量灵敏度达到5.90με/m N。测头各阶固有频率最低为1291.6 Hz,不易发生共振。测头响应和稳定时间不超过0.1 ms,具有很好的实时性和稳定性,可以用于纳米三坐标测量机的测量触发。     

基于三维光电传感器的接触式探头优化设计

文章设计了一种适用于微纳米三坐标测量机(coordinate measuring machine,CMM)的光学接触式探头,介绍了该探头的结构和原理,并建立了探头的灵敏度模型;依据三维方向等刚度和等灵敏度的原则,得出了探头结构的最优参数;对探头刚度进行仿真验证,并对探头在三维方向上的灵敏度和重复性进行了测试。实验结果表明,探头在三维方向灵敏度约为0.26 V/μm,灵敏度近似相等且线性度良好,重复性优于14 nm。     

SiN薄膜纳米孔芯片制造工艺实验研究

针对第3代基因测序的需求,提出一种大规模的氮化硅薄膜纳米孔芯片制造技术.通过测量不同膜厚氮化硅薄膜的应力,选择适用于纳米孔制造的最佳厚度为100 nm.采用低压化学气相沉积、反应离子刻蚀和释放工艺制备出高成品率的氮化硅纳米薄膜芯片.在此基础上,使用聚焦离子束和高能电子束实现氮化硅薄膜纳米孔的制造.研究聚焦离子束刻蚀时间、电流与纳米孔直径的关系.实验结果表明,采用聚焦离子束将氮化硅薄膜的厚度减薄至40 nm以下时,制作纳米孔的效果更好.采用聚焦离子束制造的氮化硅薄膜纳米孔最小直径为26 nm,而采用电子束制备的最小直径可达3.5 nm.该方法为基于固体纳米孔的DNA测序检测提供了有力的支撑.     

基于DVD光学读取头的大量程高精度扫描探头

DVD光学读取头已被改装成微纳米扫描探头,但是已有改装方案都存在感测精度与感测范围不能同时兼顾的不足.文章研究发现,DVD光学读取头聚焦透镜的数值孔径(NA)值对扫描探头的感测范围有显著影响;去掉DVD光学读取头中的音圈电机,避免其迟滞特性的影响,可获得较高的精度;更换数值孔径值为0.16的聚焦透镜可增大线性感测范围....     

微型五坐标测量机激光测头安装误差的标定

针对非接触式五坐标测量机激光测头安装位置误差较大且不易调整的缺点,建立了该五坐标测量机激光测头安装误差的数学模型.选取激光测头的不同姿态,通过测量实物基准的空间位置,给出了误差模型待标定参数的无约束最优化目标函数的外点法惩罚函数.通过计算个体之间的欧氏距离,剔除掉那些相似的个体,从而有效地避免了遗传算法易早熟的问题,完成了对误差模型的求解.实验结果表明,所建立的激光测头安装误差模型不仅适用于扫描测头,而且对触发测头也同样适用,可把该机的空间测量精度从(11.82+L/1 000)μm提高到(1.96+L/1 000)μm.     

生物体液荧光在位检测仪的设计

介绍了一种直接检测生物体液的光纤光谱仪。根据光纤和毛细管的特性，设计特殊的光纤探头。该探头可以直接插入生物体内，通过毛细管采集生物体液，并直接引入光路中。为了提高测量灵敏度，探头中的光纤采取分层排列以增加体液在光路中的路程。该探头可使测量过程简化并且实现在位监测。利用计算机的并行口控制步进电机带动色散棱镜转动，用光电倍增管接收光谱信号，计算机实时采集并实时显示待测生物体液的光谱特性。通过对光谱进行分析，可以推测许多生物量。     

基于FBG的新型微位移测头系统的研究

为了提高微位移测量系统的测量精度,文章设计了以光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating,FBG)为传感器的触发式测头系统。该测头采用双FBG悬接式探头传感结构,实时修正温度气流振动等环境干扰的影响;球形的探针结构扩大了测量范围;同时为了降低成本和简化结构,系统采用可调谐匹配光栅法对信号进行解调。利用PI线性微动平台和Renishaw XL-80激光干涉仪做出的实验结果表明,该系统量程为30μm,最优分辨力达到10nm,非线性误差为150nm,满量程重复性小于350nm。     

基于DSP的多通道超声波连续测厚系统的研究

为解决静态超声波测厚仪逐点间断测量带来高漏检率的问题,研究了水耦合多通道超声波连续测厚系统.该系统采用被检测物分区的思想,将被测物表面分为N个区,每个区覆盖被测物的1/N,每个分区内有M个探头并行排列、串行触发,而N个分区之间并行触发,各分区独立检测,该方法克服了静态超声波测厚电路中,检测速度和测量精度的矛盾,使系统的检测速度提高.系统采用主分量分析的方法对厚度信号进行特征提取,减少了运算的数据量,并可以识别缺陷的类型.采用多个DSP（Digital Signal Processor）对各分区信号并行处理,满足对壁厚测量的实时性,提高了系统的检测能力,并能满足对管道厚度的精密测量.     

一种非接触式结构面产状测量技术原理和数学处理方法

针对传统机械式罗盘接触式测量的应用缺陷,基于激光或红外测距仪测距功能,提出了一种非接触式结构面产状测量方法,阐述了其测量技术原理和数学处理方法,提供了非接触式电子罗盘开发设想.以测距仪安置点为原点,以磁北方向为x轴正方向,建立右手空间笛卡尔直角坐标系;旋转测距仪使测量光束射至待测结构面的3个非共线点,分别记录每支测量光束的垂直旋转角、水平旋转角及测量距离;利用空间向量和几何投影关系定量描述待测结构面倾斜状态,计算出结构面的倾角、倾向和走向.新技术可以实现远距离或难以接触的结构面产状测量,可以有效避免矿物磁性对测量产生的误差,有力地推动了结构面产状测量技术向自动化、数字化方向发展.     

基于机器视觉的平面夹角测量方法

为解决制造、建筑等领域中的平面夹角实时测量问题,提出了一种利用机器视觉的非接触式平面夹角测量方法.该方法首先在两待测平面上分别标记出一个圆及其圆心,测量时仅需使用一台已知其内部参数的数字相机,在空间任意位置进行一次拍照,获得圆心和部分标记圆图像即可;然后通过最小二乘法拟合出各平面上圆图像的方程及其圆心的图像坐标,即可确...     

使用PSD的高精度三维测量探头的研究

在三维测量领域中,作为后起之秀的光学式非接触测量,与传统的接触式测量相比,具有测量速度快,工作距离大,受环境电磁场影响小等缺点,但同时也暴露出精度不高,易受被测物体表面影响等缺点。在分析其原理的基础上,提出一套新的方案,将使用位置敏感探测器的光学式三维测量探头的检测与光源控制集成为一个联系紧密的系统。利用这种方法可以在很大程度上克服光学式非接触测量探头在实际应用中遇到的困难。     

渤海大学大型仪器简介

正三维非接触式表面形貌仪仪器中文名:三维非接触式表面形貌仪仪器英文名:3D Non Contact Metrology型号:ST400制造商:美国NANOVEA公司产地:美国主要技术指标:300μm的光学测量探头:1.Z方向最小分辨率:12nm2.Z方向最大测量范围:300μm3.工作距离:11mm     

高精度表面轮廓仪测量探头的设计

用于机械加工中表面粗糙度测量和半导体工业生产过程中对掩膜、外延层等厚度及轮廓形状检测的高精度表面轮廓仪,它们的测量分辨率最高可达1nm,测量力小于或等于(1～0.5)mN,并且测量十分稳定可靠.其中构成仪器的接触式测量探头是实现和保证这些性能的核心部分.为此,笔者结合自己的设计实践,就其主要技术设计问题进行了分析.     

[TC]2非接触式三维测体系统的应用研究

介绍了美国[TC]^2公司开发的非接触式三维测体系统的构造原理和功能，并用传统马丁仪接触式测量和[TC]^2非接触式测体系统进行了人体测量的比较研究。综合分析了[TC]^2非接触式测体系统的使用规律与特点，并提出了非接触式测体系统在中国服装业的应用策略。     

一种新型纳米通道单分子检测探头的设计

针对纳米通道单分子检测的探头测量系统,在详细分析探头结构以及测量带宽等属性的基础上,采用前置带宽补偿的原理,提出了一种改进的检测探头的设计方法。该方法不仅能够扩大原有测量系统的测量带宽,而且能够灵活配置系统的零点和极点,加快系统的动态响应过程。通过仿真实验验证了本文方法的可行性和有效性,并且通过实际测量探头电路给出了测量实验结果。     

复介电常数的快速无损测量

阐述一种无损快速测量微波高损物质复介电常数εｒ的方法，以带法兰盘的开口矩形波导为探头，用自动测量线测出开口波导系统的复反射系数，通过变分法和多项式曲线拟合方法，由微机即时算出待测样品的复介电常数。由于在数值计算中作了一系列有效的处理，使计算量大为减少，从而使该方法更适合于实时测量，经实验验证，该方法精确而实用，具有很好的应用前景。     

待测电阻与标准电阻的阻值差异对冲击电流计测量电阻误差的影响

通过实验分析用冲击电流计测量电阻时误差与标准电阻与待测电阻阻值差异对冲击电流计测量电阻误差的影响，发现标准电阻与待测电阻阻值相差不大时，冲击电流计测量电阻误差就小，反之就大。     

三坐标测量机测头的校正方法和误差分析

三坐标测量机的测头是坐标测量机的关键部件,主要用来触测工件表面。为确保测量机的测量精度和测量效率,现通过对三坐标测量机测量系统接触式测头结构特点的分析,并对测头校正时所产生的误差进行分析探讨,提出了测头直径有效的校正和使用方法,从而获得最佳的有效工作长度和测针刚性,提高了测量精度。