基于纳米时栅传感器安装偏差的测量精度分析研究*

王合文，吴玉梅，郑方燕，但敏，樊星辰

(重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心，时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室，重庆400054)

基于纳米时栅传感器安装偏差的测量精度分析研究*

王合文，吴玉梅，郑方燕*，但敏，樊星辰

(重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程研究中心，时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室，重庆400054)

为了解析安装参数与测量精度的关系，根据纳米时栅的基本测量原理，构建出与动、定尺间距d0和正对面积变化量ΔS相关的数学模型。通过理论推导，分析了动尺在yz平面倾斜、xy平面偏转时会导致两路驻波幅值不等、相位偏移，从而给测量结果带来二次误差。实验结果表明通过调整动尺在yz平面与xy平面上的安装，对极内原始误差由4.86 μm降低至0.84 μm，证明动尺在yz平面倾斜、xy平面偏转为产生二次误差的主要原因。在行程200 mm测量范围内，传感器误差峰峰值为400 nm。实验结果验证了理论分析的正确性，该分析为传感器结构参数优化和实验方法的改进提供了有力的支撑，为进一步提升传感器精度提供了可靠的理论依据。

纳米测量;时栅;安装;误差理论

纳米技术与生物技术、信息技术并列为21世纪的三大科技，是21世纪高技术竞争的制高点［1］。而纳米位移测量技术及器件是纳米数控机床、极大规模集成电路专用设备和国防军工特殊需求等超精密高端装备的核心技术和关键功能部件，是实现纳米精度定位与控制的“眼睛”，直接决定和影响着主机的性能［2］。……