[实用新型]一种基于静电力原理的微纳力值标准装置

权利要求书

1.一种基于静电力原理的微纳力值标准装置，其特征在于，由静电力发生单元、内电极位置调整单元、微小力值引入单元、外电极位置调整单元、悬臂位置调整单元、观测单元、测量控制单元组成；

所述静电力发生单元包括：第一内电极，顶端设有第一主轴；外电极，同轴设置在所述第一内电极外侧；第二内电极，顶端设有第二主轴；

所述内电极位置调整单元，用于调整所述第一内电极、第二内电极的位置，包括：支撑杆，沿Z轴方向设置；XY轴电动摆动台，与所述支撑杆的底部相连，用于调整所述支撑杆沿XY轴的俯仰角度；XY轴光栅尺平移台，与所述XY轴电动摆动台相连，用于调整所述XY轴电动摆动台和支撑杆的XY轴位移；齿轮齿条夹持器，夹持在所述支撑杆上，用于沿Z轴方向移动，所述齿轮齿条夹持器上设有第一直角块与第二直角块；

所述微小力值引入单元包括：第一柔性铰链组，一端与所述第一直角块相连，另一端与所述静电力发生单元的第一主轴相连；第二柔性铰链组，一端与所述第二直角块相连，另一端与所述静电力发生单元的第二主轴相连；

所述外电极位置调整单元，用于调整所述静电力发生单元中外电极的位置，包括：安装杆，与所述外电极相连；压电陶瓷微动台，与所述安装杆固定连接；压电陶瓷微动台调整组件，与所述压电陶瓷微动台的底部相连，用于调整所述压电陶瓷微动台的位置；

所述悬臂位置调整单元包括：悬臂梁安装杆，一端安装被测微悬臂或微力传感器；悬臂梁位置调整组件，与所述悬臂梁安装杆相连，用于调整所述悬臂梁安装杆的位置；

所述观测单元包括用于拍摄所述静电力发生单元中第一内电极与外电极位置关系的同轴观测相机组以及用于观测所述悬臂位置调整单元中被测微悬臂或微力传感器与所述微小力值引入单元中第一柔性铰链组的接触状态的观测显微镜组；

所述测量控制单元包括激光干涉位移测量器，用于通过位移差动测量方法测量所述静电力发生单元中第一内电极、第二内电极的位移，以减小蠕变对内电极位移测量的影响。

2.根据权利要求1所述基于静电力原理的微纳力值标准装置，其特征在于，还包括隔振台以及放置在所述隔振台上的双层腔室；所述双层腔室中的上层腔室为真空腔，用于放置所述静电力发生单元、内电极位置调整单元、微小力值引入单元、外电极位置调整单元、悬臂位置调整单元、观测单元；所述双层腔室中的下层腔室为常压腔，用于放置所述测量控制单元中的激光干涉位移测量器。

3.根据权利要求1所述基于静电力原理的微纳力值标准装置，其特征在于，所述第一柔性铰链组包括：

第一横杆，其一端通过第一柔性铰链与直角连接块相连，另一端通过第二柔性铰链与接触端部相连，所述接触端部用于与所述被测微悬臂或微力传感器相接触，所述直角连接块用于与所述第一直角块相连；

第二横杆，与所述第一横杆平行设置，所述第二横杆的一端通过第三柔性铰链与所述直角连接块相连，另一端通过第四柔性铰链与主轴连接端部相连，所述主轴连接端部用于与所述静电力发生单元的第一主轴相连；

竖直连杆，用于连接所述接触端部与主轴连接端部；

所述第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链和第四柔性铰链的上表面为向下凹的椭圆弧形，其下表面与所述上表面呈轴对称。

4.根据权利要求3所述基于静电力原理的微纳力值标准装置，其特征在于，所述椭圆弧形的长轴为15mm，短轴为5mm，所述第一柔性铰链、第二柔性铰链、第三柔性铰链和第四柔性铰链的宽度为5mm,且其上表面与下表面的最小距离为0.1mm。

5.根据权利要求3所述基于静电力原理的微纳力值标准装置，其特征在于，所述接触端部的末端设有砝码架，用于放置砝码。

6.根据权利要求3所述基于静电力原理的微纳力值标准装置，其特征在于，还包括：平衡固定杆，与所述直角连接块相连，其上设有固定孔，通过销钉将所述第一柔性铰链组固定，防止所述接触端部、主轴连接端部下垂。

7.根据权利要求1所述基于静电力原理的微纳力值标准装置，其特征在于，所述微小力值引入单元中第一柔性铰链组、第二柔性铰链组的结构相同，且材料均为铍青铜。