電氣工程自動化-微位移檢測的發展

微位移檢測的發展
微位移檢測作為一個出現時間并不久遠的技術名稱，雖然研究時間并不久遠，但是有很多的檢測方式。
早期檢測的方法主要有臨界角法、象散法、傅科棱鏡法、斜光束法等.比較而言象散法具有光學系統簡單、調整方便、精度高等優點, 它是利用光學系統中象散光束的形狀隨離焦而變來進行測量的。象散法也成功的取代了觸針式粗糙度計作為表面粗糙度的測量方法。
進入21世紀后，出現了多種檢測方式。例如：
1.一種采用頻譜分析技術的高分辨率微位移測量方法，對干涉條紋進行傅里葉變換，經數字濾波處理后再恢復干涉條紋，極大地提高干涉條紋清晰度，從而使應用檢測條紋移動測量位移的方法達到了相當高的分辨率。
2.一種以線陣CCD（charge coupled device）取代傳統的光電探測器作為條紋拾取工具，并配以去噪裝置、條紋判向系統、條紋細分系統，使系統理論誤差僅為CCD的一個像元，實現了對條紋的高準確度細分，并對微位移實現了高準確度測量，較大地提高了系統的測量準確度和系統的穩定性，并基本消除了系統的計數誤差。（光干涉法可以測量物體的微小位移，提高測量微小位移的分辨率及對移動方向的自動判斷，具有工程應用的實際價值）
3.一種基于光杠桿原理的光學微位移測量系統。該系統的理論分辨力為4nm，實驗測得系統分辨力小于10nm。
4.一種新型的基于線陣CCD的微小角位移傳感器，采用平行光斜射式激光三角法，具有結構簡單，線性度好，靈敏度高，測量頻率高，分辨率高和實時性好等特點；該傳感器的最大量程為0.2rad，分辨率為0.0002rad，最高測量頻率為10kHz，可應用于高頻電機械轉換器等元件的微小角位移的特性的動態檢測。
5.一種基于單片機控制的微位移檢測電路，在對實時性沒有嚴格要求的情況下, 當檢測量程為±2mm 時, 系統檢測精度可達0.1μm , 并且通過提高計數頻率,系統可以達到更高的測量精度。^[2]
6.一種新型集成光柵干涉微位移測量方法，設計加工了微位移敏感芯片，并進行了初步的性能測試．敏感芯片利用硅一玻璃鍵合體硅工藝制作而成，在玻璃上制有金屬光柵，光柵上方有由鋁梁支撐的可動結構．實驗系統由敏感芯片、半導體激光器、光電二極管以及相應的驅動、檢測電路組成入射激光照射到光柵上產生衍射光斑，衍射光的光強隨可動結構與光柵之間的距離變化，通過測量衍射光強的變化可以得到位移．所制作的集成光柵干涉微位移敏感芯片可實現位移檢測，最小可檢測的位移約0.2nm。
7.一種基于DDS技術的多頻率信號發生器和基于鎖相放大原理的解調電路。該電路能實現多自由度微位移檢測，設計的多頻率信號發生器的頻率分辨率能達到0.005821Hz，相位分辨率可以達到0．006rad，檢測軸向靈敏度為1.34V/μm， 檢測徑向靈敏度為0．092V/μm，測量電路的軸向位移分辨率為0.45nm，徑向位移分辨率為6.6nm，轉角的分辨率為0.25μrad，位移檢測電路的分辨率，靈敏度和測量范圍能夠滿足靜電懸浮轉子微陀螺的控制需要。