基于对称双窗口式双向电容传感技术

研究目的:研究一种用于深小孔孔径超精密测量的双向电容传感技术,解决现有电容法孔径测量中单测头测量范围小、操作繁琐、难以满足大长径比测量要求的缺陷,最终集成出具有对径双窗口式极板结构、满足大长径比孔径测量要求的纳米分辨力双向电容传感器。
基本原理:测头上刻蚀出的窗口形极板与被测孔壁形成非均匀空间三维电场,瞄准间隙作为敏感量转化为电容量的变化并通过外差调频方式被进一步转化为前振器的频率变化,由高速多周期同步测频器解调出频率变化中的位移信息。对径双窗口式极板结构能够实现被测孔内的超精密双向非接触式瞄准。通过测头一体化结构设计与屏蔽、前振器综合频率稳定、传感器自动对空调零技术,抑制了空间电磁场干扰、杂散电容和传感器零点漂移对瞄准重复性和精度的影响。

                                                       

 

科学意义及应用价值:研制的传感器具有大长径比、双向瞄准、非接触、分辨力高等特性,对称双窗口式极板结构使测头双侧瞄准无需重新调整姿态,提高了测量效率。传感器自动调零功能、1×10-6量级的频率稳定度与纳米级分辨力,使之能够满足深小孔孔径超精密测量要求。该传感器已集成到超精密小孔孔径测量仪中。
    该技术已申请中国发明专利。