基于微焦準(zhǔn)直的微深內(nèi)腔尺度超精密測量方法研究.pdf

1、隨著精密工程與微機械技術(shù)的發(fā)展，具有精密微深內(nèi)腔結(jié)構(gòu)特征的高性能發(fā)動機等現(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品需求日益迫切，對該類精密微深內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的尺度和形貌進行高精度檢測的問題亟待解決。探針傳感式測量方法被認(rèn)為是實現(xiàn)微深內(nèi)腔尺度高精度測量最有效的方式之一，然而現(xiàn)有探針傳感方法存在探針傳感器初級放大倍率低、測量鏈復(fù)雜及測量深徑比小等問題，難以對具有大深徑比的微深內(nèi)腔構(gòu)件進行精密測量，嚴(yán)重制約了微深內(nèi)腔加工工藝的提高以及相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展。
　　本論文“基于

2、微焦準(zhǔn)直的微深內(nèi)腔尺度超精密測量方法研究”針對上述問題，從點光源準(zhǔn)直光路的位移傳感機理出發(fā)，提出一種基于微焦準(zhǔn)直的微深內(nèi)腔尺度傳感方法，并進行相關(guān)的機理分析、傳感器設(shè)計以及實驗驗證，論文的主要創(chuàng)新性研究內(nèi)容如下：
　　1.提出了一種基于微焦準(zhǔn)直的探針位移傳感方法。將光纖探針測桿作為具有微米量級焦距的圓柱準(zhǔn)直透鏡使用，搭建點光源微焦準(zhǔn)直成像光路，在較短空間內(nèi)獲得了具有超高放大倍率的二維位移傳感，實現(xiàn)了一種具有納米級分辨力的光纖探針位

3、移傳感方法，克服了現(xiàn)有探針傳感器初級放大倍率低于50倍的不足。利用半徑為22μm的光纖探針測桿搭建的點光源微焦準(zhǔn)直成像光路，對光纖探針測桿位移的放大倍率可達10000倍以上，位移分辨力達1 nm。
　　2.成功研制了一種基于微焦準(zhǔn)直原理的微深內(nèi)腔傳感器樣機。將所研制的微深內(nèi)腔傳感器樣機裝配到測長機上，測量了標(biāo)稱直徑為Ф0.3mm、Ф0.5mm和Ф0.7mm的微孔直徑，測量結(jié)果的重復(fù)性達0.03μm，測量結(jié)果的擴展不確定度達U=0.