[发明专利]基于悬臂梁应变的F-P微位移测量系统线性度比对装置和方法

说明书

本发明公开了基于悬臂梁应变测量的F‑P标准具微位移测量系统的线性度比对装置与方法。包括面阵器件、F‑P标准具干涉测量系统、应力加载系统、矩形等截面梁、悬臂梁固定结构和支架。支架一端固定在光学平台上，F‑P标准具干涉测量系统放置在其上方；面阵器件固定在矩形等截面梁上，矩形等截面梁的一端用悬臂梁固定结构固定在光学隔振平台上；通过应力加载系统改变应力F的大小，用F‑P标准具干涉测量系统和悬臂梁挠度计算公式计算相应的位移量，通过对二者线性度曲线的比较完成F‑P标准具微位移测量系统的线性度比对。本发明具有测量运算简单，测量精细，准确度高等特点。

技术领域

本发明涉及微位移测量系统线性度比对装置和方法，尤其涉及基于悬臂梁应变测量的F-P标准具微位移测量系统的线性度比对装置和方法。

背景技术

位移是最基本的几何参量之一，其准确测量对人们从事各领域的研究和促进科学进步有十分重要的意义。一方面，与其它机械量相比，位移容易检测，且检测准确度高，所以常将被测对象的物理量转换为位移来检测；另一方面，随着精密、超精密及微细加工技术的迅猛发展，零件尺寸越来越小，加工精度要求越来越高，对微位移的测量分辨率和准确度提出了更高要求。测量是对加工的支持，无论多么精密的加工，都必须用更为精密的测量技术作保障。因此在超精密加工中，作为超精加工的重要基础，位移量的精密测量、超精密测量将成为整个加工体系中一项至为关键的技术。目前超精加工和超微加工在国际上已进入了纳米技术的新时代，对微小位移量及微小物体几何形状测量的要求已不再局限于微米、亚微米量级，而是达到了纳米、亚纳米量级。传统的机械法、光学法、电学法、气动法等，一般设计时只考虑微米级测量的需要，不加改进已很难适应纳米级测量的需要。现代精密加工要求位移测量技术能在比较宽的量程上有极高的分辨率和很高的准确度，因此须研究开发新的纳米级位移测量技术。

通过F-P标准具干涉成像可以实现微位移的测量，利用CCD中心点位置的改变，完成纳米级的微位移测量。由于CCD发生的位移很小，需要确定CCD位置移动的准确性，所以现在需要一种用于F-P标准具微位移测量系统的线性度比对装置和方法。

发明内容

针对背景技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于悬臂梁应变测量的F-P标准具微位移测量系统的线性度比对装置和方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

基于悬臂梁应变测量的F-P标准具微位移测量系统的线性度比对装置,包括面阵器件、F-P标准具干涉测量系统、应力加载系统、矩形等截面梁、悬臂梁固定结构和支架。

支架一端固定在光学隔振平台上，另一端用于放置F-P标准具干涉测量系统，面阵器件布置在F-P标准具干涉测量系统前且与F-P标准具干涉测量系统处于同一光轴中用于成像，悬臂梁固定结构将矩形等截面梁以悬臂梁结构固定，应力加载系统通过对应力F的改变从而改变矩形等截面梁端面的形变大小。

所述的F-P标准具干涉测量系统依次包括激光光源、扩束镜、毛玻璃、F-P标准具和透射物镜；激光光源发出的光束通过扩束镜后变成平行光，平行光经过毛玻璃后更加均匀的进入F-P标准具，光束在其出射面上产生系列标准圆锥光束，系列标准圆锥光束经透射物镜后成像在面阵器件；面阵器件的接收表面与F-P标准具干涉测量系统的光轴垂直，并固定在矩形等截面梁的自由端且位于透射物镜的焦平面上。

所述的悬臂梁固定结构包括固定在光学平台上的V形槽、放置在V形槽上的光洁度非常好的圆柱销、将矩形等截面梁用一块压板压住，且压板需要压过两个圆柱销的中心，保证圆柱的线与矩形等截面梁接触，最后用4枚带有双层弹簧垫圈的螺钉紧固住矩形等截面梁。

所述的矩形等截面梁在其受力点处有一个小凹槽，其大小可以刚好卡入一根钢丝线，保证小凹槽和钢丝线之间不会发生相对滑动。

所述的支架在矩形等截面梁的受力点正下方处存在一个圆柱型空心，保证从上方悬挂下来的钢丝线和支架之间不产生接触。