[发明专利]微牛/纳牛级超微力值测量装置及力值溯源方法

权利要求书

1.一种微牛/纳牛级超微力值测量装置，包括杠杆，杠杆的一端为承载盘，另一端悬挂有弹簧，弹簧未连接杠杆的一端固定有内电极，所述内电极的上部设置有限制其沿中心对称轴以外的运动自由度的机构，下部为圆筒形，在所述内电极下部外面套有外电极，所述外电极为与所述内电极的下部圆筒形同轴的圆筒形，其内径大于所述内电极下部圆筒形的外径，在所述外电极的与套有内电极一端相对的另一端设置有用于测量内电极位移量的激光干涉仪，所述测量装置还带有平衡位置定位装置，所述平衡位置定位装置由两个探针构成，第一探针固定在内电极上并垂直于内电极下部圆筒的中轴线，第二探针设置在靠近第一探针平衡位置的位置，当所述的第一探针处于平衡位置时，两个探针之间存在气隙。

2.一种使用权利要求1所述的测量装置进行力值溯源的方法，包括下列步骤：

步骤一：以称重零点位置为中心，使固定悬挂弹簧的杠杆一端进行位移扫描，记录扫描过程中的内电极与外电极之间的电容量变化，计算称重零点位置的电容梯度值；

步骤二：在内电极与外电极构成的电容的两极板间施加偏压，使杠杆处于平衡状态；

步骤三：将具有一定标称值的尽可能小的标准砝码放置在杠杆另一端的承载盘上，那么杠杆悬挂弹簧的一端将偏离平衡位置，调节两电极间的电压使杠杆恢复平衡状态，根据此时电压值和公式以及根据步骤一所得到的电容梯度值，计算静电力值，式中，F为力值，U为此时的电压值，dC/dz为称重零点位置的电容梯度值；

重复步骤三一次以上，得到两组以上不同标称值的标准砝码自重力值及与其所对应的静电力值，通过拟合得出静电力与标准砝码体现的自重力的关系曲线，再把曲线向更小力值方向延伸，实现超微力值的溯源。