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微恒力E+E位移傳感器的表面形貌測量系統
表面形貌測量技術與評定理論一直是當今表面計量學的前沿課題。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有著重大的意義和應用前景。

微恒力E+E位移傳感器的表面形貌測量系統
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,概述傳感技術在位移傳感方面上的優勢。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、結構以及特點。根據其原理進一步探討位移傳感技術的發展與應用。針對表面形貌的測量和評定理論,主要研究內容及創新如下: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。系統論述了傳感器各個組成單元的設計和實現方法,通過理論分析建立了傳感器測量力伺服控制機構的數學模型,分析了測量力控制的穩態誤差和穩定 性,設計了PID校正網絡,并對傳感器的動態特性進行了辨識、測試和數字仿真。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,使該測量系統具有2mm的測量范圍和0.02μm 的精度。為適應不同的測量速度和表面形貌變化的要求,系統有5個電感傳感器提升的預設閾值。音圈電機的驅動采用16位D/A轉換器,使音圈電機的控制精度提高。系 統采用了新的光柵計數方法,利用光柵的多零位信號,使信號不致丟失,計數更準確可靠。分析了此測量系統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評定方法的發展現狀,探討了二維Motif合并試驗解的*性和穩定性,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格中列舉。

微恒力E+E位移傳感器的表面形貌測量系統
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融為一體,便于對測量I WP=4結果進行Motif評定,并通過計算結果分析了Motif參數和傳統粗糙度參數之間的異同。對目前*的三維Motif的定義進行了比較,并引入數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。