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微恒力E+E位移傳感器的表面形貌測量系統(tǒng)
表面形貌測量技術(shù)與評定理論一直是當(dāng)今表面計量學(xué)的前沿課題。基于各種探測原理的表面形貌測量儀器存在著高精度和大量程的矛盾,研制一種高精度、大量程的表面形貌測量系統(tǒng)有著重大的意義和應(yīng)用前景。

微恒力E+E位移傳感器的表面形貌測量系統(tǒng)
基于普通E+E位移傳感器與E+E位移傳感器兩者的性能特征,概述傳感技術(shù)在位移傳感方面上的優(yōu)勢。將E+E位移傳感器分為兩大類:本征型和非本征型,并詳細介紹各類E+E位移傳感器的原理、結(jié)構(gòu)以及特點。根據(jù)其原理進一步探討位移傳感技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。針對表面形貌的測量和評定理論,主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新如下:提出和研制了一種適合于工程表面形貌測量的大量程的微恒力E+E位移傳感器。該傳感器由電感和音圈電機構(gòu)成,傳感器使用電感作標尺,而音圈電機作為控制測量力和擴大量程的機構(gòu)。系統(tǒng)論述了傳感器各個組成單元的設(shè)計和實現(xiàn)方法,通過理論分析建立了傳感器測量力伺服控制機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型,分析了測量力控制的穩(wěn)態(tài)誤差和穩(wěn)定 性,設(shè)計了PID校正網(wǎng)絡(luò),并對傳感器的動態(tài)特性進行了辨識、測試和數(shù)字仿真。提出了一種通過電感傳感器提升擴大量程的算法。該算法已用于基于微恒力E+E位移傳感器的大量程表面形貌測量系統(tǒng),使該測量系統(tǒng)具有2mm的測量范圍和0.02μm 的精度。為適應(yīng)不同的測量速度和表面形貌變化的要求,系統(tǒng)有5個電感傳感器提升的預(yù)設(shè)閾值。音圈電機的驅(qū)動采用16位D/A轉(zhuǎn)換器,使音圈電機的控制精度提高。系 統(tǒng)采用了新的光柵計數(shù)方法,利用光柵的多零位信號,使信號不致丟失,計數(shù)更準確可靠。分析了此測量系統(tǒng)存在的誤差以及各項誤差的影響,按照 ISO12179:2000標準的要求,對測量系統(tǒng)的精度、測量范圍、使用性能等進行了實驗驗證。提出了一種基于網(wǎng)格和有限差分的二維Motif合并算法。分析了二維和三維Motif評定方法的發(fā)展現(xiàn)狀,探討了二維Motif合并試驗解的*性和穩(wěn)定性,將Motif合并表示為事件,對一組給定的事件集,所有可能合并的Motif的事件集都可以在一個網(wǎng)格中列舉。

微恒力E+E位移傳感器的表面形貌測量系統(tǒng)
采用基于有限差分的方法搜索Motif的峰和谷,進而編制了二維Motif評定軟件,并將 Motif評定軟件和研制的大量程表面形貌測量系統(tǒng)融為一體,便于對測量I WP=4結(jié)果進行Motif評定,并通過計算結(jié)果分析了Motif參數(shù)和傳統(tǒng)粗糙度參數(shù)之間的異同。對目前*的三維Motif的定義進行了比較,并引入數(shù)字高程模型和等高線的圖論表示方法,對三維Motif的合并進行了探討。