托向位移定仪

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托向位移定仪相关的厂商

  • 普爱纳米位移技术(上海)有限公司是德国跨国公司Physik Instrumente(PI)GmbH & Co.KG在中国设立的独资子公司。 PI-纳米位移和定位领域的市场领导者。哪里需要挑战极限位移,哪里就会有PI! 40多年来,PI的产品一直以高品质和创新技术而著称。在提供最佳产品质量的同时,PI更为用户提供创新的技术服务和最佳的解决方案。从精密加工到数字与模拟控制电路,从亚纳米级的电容位置传感器到独创的PICMA 压电陶瓷促动器,PI已掌握全套关键技术,强大的技术实力推动着微米纳米定位技术不断地向前沿发展,也使得PI成为全球众多高科技企业、著名实验室的合作伙伴。 PI为用户提供各种不同类型的压电纳米定位系统和电机微米定位系统的解决方案,并可根据用户需求,提供各种OEM产品和定制产品。PI的产品包括,六自由度并联机器人,压电纳米定位台,压电偏转镜,PIFOC 显微物镜定位器,以及直线与旋转定位台等。今天,无论是在计量、显微,生命科技,还是激光技术,精密加工技术;无论是半导体科技,数据存储技术,还是光电子/光纤,天文等领域,PI的产品和技术正得到越来越广泛的应用,也赢得了越来越广泛的赞誉。 具体产品信息请参见PI公司官方网站:www.pi-china.cn www.pi.ws
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  • 上海纳动纳米位移技术有限公司是专业从事纳米定位、测控技术、运动控制产品的研发制造与产业化的高新技术企业。公司坐落于我国社会经济和科学技术发展最具活力的地区之一 ——上海市国家级漕河泾高科技园区。我们的开发人员拥有数字和模拟电子技术,空间研究,机械工程和纳米技术等相关专业知识的工程师。产品应用包括硬盘驱动器的磁头测试,半导体制造的光刻和计量仪器,扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM),以及大量的航空航天等空间应用,半导体制造与检测、生物显微成像、精密光学系统、光电子对准与封装、光学跟踪与扫描、超精密加工、先进自动化、MEMS等领域。广泛应用和服务于国内各高校、科研院所以及各类生产光学显微镜、激光设备、半导体IC装备、检测仪器、光电设备、光学仪器、医疗设备、特种精密加工机床等的装备制造商。公司一直坚定地参与前沿技术的研究和发展。这些年来我们一直提供领先的、具有成本效益的纳米定位和运动控制的位置传感技术。我们专注于关键的OEM应用的定制解决方案开发。我公司以最低的成本在最短的时间,提供最佳的解决方案,我们提供快速、全面的服务和支持,并始终如一地达到最佳的性价比。我们的方案已完美解决各合作公司的挑战性任务及科研难题,我们期待与您共同合作与进步,遨游科技的海洋。我们的目标:用我们高质量和高性能的技术,提供超性价比的产品和服务,实现价格最优惠。公司本着“正直,进取,合作,创新”的精神,努力把公司打造成为我国重要的纳米定位与运动控制的研发和产业化基地。
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  • 广州锐拓仪器科技有限公司成立于1999年10月传感器事业部同全球众多顶级传感器品牌商较早建立了长期良好密切的交流合作关系,成为众多世界一流传感器品牌进入中国市场、开拓中国市场的重要合作伙伴,积极与国外科研机构开展学术交流,并在国外设有采购中心,负责国外品牌产品在中国市场的开发及销售,是中国销售世界一流传感器最具权威的一级代理销售渠道,专业提供欧美日韩及国内著名工业品牌自动化设备、仪器仪表、备品备件,通过我们专业的服务、诚信的经营已在国内传感器行业树立了良好的口碑和信誉,协助客户在工作中快速达成需求目标,为客户提供性价比最高的产品,保证货期快捷,100%原装进口,努力打造中国传感器销售第一品牌商,做中国最优秀、领先的工业进口备品备件专业分销商、生产制造商,用心提供优质产品及服务、为客户提供准确的选型,并指导安装调试。主要经营范围:称重传感器、称重系统、压力传感器、扭矩传感器、霍尔传感器、流量传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器以及变送器、称重模块、放大器、接线盒、实验室仪器,电子秤、衡器、仪表及相关配套附件等,是亚太区领先的工业备品备件分销商。主要经营品牌:德国HBM称重传感器、压力、扭矩传感器及仪表、TEDEA-HUNTLEIGH称重传感器、瑞士METTLER TOLEDO称重传感器、西班牙Utilcell称重传感器、美国Celtron 称重传感器系列、美国Amcells称重传感器、美国RICE LAKE称重传感器、美国Nobel张力传感器、美国Sensortroncs(STS)称重传感器、美国KELI称重传感器、美国Transcell称重传感器及仪表系列、美国BLH过程测量控制系统、荷兰PHILIPS称重传感器、美国Interface称重传感器、ZEMIC称重传感器、日本NMB称重传感器、日本A&D传感器、日本ASAHI隔离端子及数字面板表、压力传感器及仪表系列、美国MSI压力传感器、美国MEAS压力传感器及位移传感器、美国Motorola 压力传感器、韩国DACELL称重传感器、韩国CAS传感器、韩国Bongshin称重传感器、韩国SETech传感器、美国Freescale汽车用传感器、美国AmCells Califomia.USA称重传感器、德国Sartorius称重传感器、德国FLINTEC传感器及仪表、德国NOVOtechnik位移传感器、意大利Laumas称重传感器及其仪表、英国Omega传感器、法国Master-K称重传感器及其显示器等世界著名公司的品牌产品。公司本着“诚信实现共赢”的原则,奉行以“质量第一、用户至上、价格合理、交货及时、服务周到”的经营理念,向客户承诺负责任的售后服务,用最好的服务态度来满足国内外客户的各种需求。建立了与客户、供应商之间的长期良好发展关系。
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托向位移定仪相关的仪器

  • 仪器简介:卓立汉光研发生产的电移台包括电动平移台,电动旋转台,电控角位台,电控升降台,两维电控平移台,多维电控平移台,电移台控制箱及软件。电移台全称叫电控位移台,因其高精度、快速度、大承载、行程大、自动化而广泛应用于科研、激光应用、全自动计量检测仪器设备、工业自动化等领域;以及实现真空、污染、无菌、辐射等环境下的自动位移控制。技术参数:凯撒-KSA系列高精密电控位移台帕萨-PSA系列精密电控位移台TSA系列电控位移台RAK系列高精密电控旋转台RSA系列精密电控旋转台电控位移台组合应用客户定制系统展示位移台 电控位移台 电移台 电动位移台主要特点:电移台全称叫电控位移台,因其高精度、快速度、大承载、行程大、自动化而广泛应用于科研、激光应用、全自动计量检测仪器设备、工业自动化等领域;以及实现真空、污染、无菌、辐射等环境下的自动位移控制。电控位移系统基本由三部分组成:位移台;驱动电机;控制箱。驱动电机及控制箱主要决定驱动扭矩,分辨率,加减速度,信号处理,使用功能(如扫描,圆弧插补)等性能参数。位移台则是系统的心脏,主要技术指标如位移精度,行程,负载,稳定性,适用环境,外形尺寸均由其决定。运动控制箱 采用多种结构形式,精选优质零部件,涵盖多种精度,多种行程,多种负载,多种外形尺寸。产品适配步进电机和伺服电机(标准品配有步进电机);可配装光栅尺进行闭环控制,提高精度;可加装防尘罩,适合多种环境。并且,本着服务用户的原则, 我们还在不断的推出更多的新产品,提供更多选择。价格面议。
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  • 手动位移台 400-628-5299
    仪器简介:手动位移台系列产品主要用于对物体进行平移、升降、旋转等六个空间自由度调整,适用于自动化程度不高且调整不频繁的应用.卓立汉光公司专业生产的位移台系列产品包括平移台,升降台,旋转台,倾斜台,角位台、整体式多轴位移台等技术参数:RSM旋转台系列KSM高精密平移台系列PSM精密平移台系列TSM平移台系列TSMV升降台系列TSMT倾斜台系列TASMG角位台系列TSMW整体式多轴位移台系列APFP精密光纤调整架ASM组合移动台系列主要特点:手动位移台系列产品主要用于对物体进行平移、升降、旋转等六个空间自由度调整,适用于自动化程度不高且调整不频繁的应用.卓立汉光公司专业生产的位移台系列产品包括平移台,升降台,旋转台,倾斜台,角位台、整体式多轴位移台等,产品根据行程,旋转角度,导轨形式,驱动方式等又分为多种系列,彼此间可以任意组合,满足您对位移行程、承载、需调整的维数等多种需求,如果我们现有的常规产品都不能满足您的使用,请您一定联系我们并特别提出来,我们具有丰富经验的专职工程师非常愿意和您共同讨论解决方案。★单位说明:在外形简图中或参数指标中,除特殊标注外,长度单位均为毫米(mm)。
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  • 一、产品介绍:YDC-1A位移速度检定仪由拉线式位移传感器、光栅位移传感器,磁力安装座,测量显示仪等组成。本产品以《JJG 475-2008 电子万能试验机检定规程》为依据进行开发,对电子万能试验机、液压万能试验机横梁移动速度、横梁位移示值相对误差进行检定。二、技术指标:项 目技术数据钢丝绳进口涂塑0.6毫米不锈钢钢丝绳拉线速度100mm/s (Max)测量行程拉线位移:0-1000mm 线性精度不大于0.05%FS速度范围:0.05mm-1000mm/min仪表显示4.3寸彩屏触摸显示分辨率拉线位移:0.01mm 光栅位移:0.001mm工作电压交流220V供电工作溫度 25℃开发依据依据《JJG 475-2008 电子万能试验机检定规程》试用场合电子万能试验机、液压万能试验机速度位移检定测量范围2%-100%全量程(要拉出最少50mm,开始测量)三、位移速度检定仪性能特点 1、拉线位移传感器磁性安装,携带使用方便。 2、高精度拉线位移传感器采用进口涂塑0.7毫米不锈钢钢丝绳,测量位移精度高,线性好,测量速度范围广。 3、可按照JJG 475-2008 电子万能试验机检定规程,对电子万能试验机横梁移动速度、横梁位移示值相对误差进行检定。四、注意事项1)拉线位移传感器属于精密仪器,安装时严禁敲击、摔打碰撞,安装和使用不当会影响传感器的性能和使用寿命;底部磁力配重底座要安装牢固,拉头部位在强磁作用下要吸力牢固,操作要稳,防止拉头脱手,直接收回,2)底部2 个螺丝固定孔,根据现场和机器安装空间需要,直接安装或另加其他附件使用;出线头安装时,须注意与出现口的垂直,亦即尽量使钢丝绳垂直于出线口抽出,保持最小角度(≤30)以确保量测精度及钢索之寿命;3)钢丝绳表面勿让其受外力的割伤﹑烧损﹑撞击等不当之事发生,否则会影响钢丝绳寿命,导致拉线表面不均,出线不平稳;4)请勿用手或是其它物品将钢丝绳拉出并让其瞬间自行弹回,此举将很可能造成钢丝绳断裂,损伤位移速度检定仪本体结构;5) 接通电源前请了解您所在地区的交流电源电压是否在85-264VAC 范围内。6) 位移速度检定仪的电源插头必须接在具有良好地线的三芯电源插座上。7) 本仪表的保险管在机壳内,开壳更换保险时,必须拨下电源插头。五、配置位移速度检定仪 1台拉线位移传感器 1个磁力安装座 1套专用仪器箱 1个
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  • 亚纳米皮米激光干涉位移测量技术与仪器
    1 引 言激光干涉位移测量技术具有大量程、高分辨力、非接触式及可溯源性等优势,广泛应用于精密计量、微电子集成装备和大科学装置等领域,成为超精密位移测量领域中的重要技术之一。近年来,随着这些领域的迅猛发展,对激光干涉测量技术提出了新的测量需求。如在基于长度等量子化参量的质量基准溯源方案中,要想实现1×10−8 量级的溯源要求,需要激光干涉仪长度测量精度达0. 1 nm 量级;在集成电路制造方面,激光干涉仪承担光刻机中掩模台、工件台空间位置的高速、超精密测量任务,按照“ 摩尔定律”发展规律,近些年要想实现1 nm 节点光刻技术,需要超精密测量动态精度达0. 1 nm,达到原子尺度。为此,国际上以顶级的计量机构为代表的单位均部署了诸如NNI、Nanotrace 等工程,开展了“纳米”尺度测量仪器的研制工程,并制定了测量确定度在10 pm 以下的激光干涉测量技术的研发战略。着眼于国际形势,我国同样根据先进光刻机等高端备、先进计量的测量需求,制定了诸多纳米计量技术的研发要。可见,超精密位移测量技术的发展对推进我国众多大高端装备具有重要战略意义,是目前纳米度下测量领域逐步发展的重大研究方向。2 激光干涉测量原理根据光波的传播和叠加原理,满足相干条件的光波能够在空间中出现干涉现象。在激光干涉测量中,由于测量目标运动,将产生多普勒- 菲佐(Doppler-Fizeau效应,干涉条纹将随时间呈周期性变化,称为拍频现象。移/相移信息与测量目标的运动速度/位移关系满足fd = 2nv/ λ , (1)φd = 2nL/ λ , (2)式中:fd为多普勒频移;φd为多普勒相移;n 为空气折射率;v 和L 为运动速度和位移;λ 为激光波长。通过对干涉信号的频率/相位进行解算即可间接获得测量目标运动过程中速度/位信息。典型的干涉测量系统可按照激光光源类型分为单频(零差式)激光干涉仪和双频(外差式)激光干涉仪两大类。零差式激光干涉测量基本原理如图1 所示,其结构与Michelson 干涉仪相仿,参考光与测量光合光干涉后,经过QPD 输出一对相互正交的信号,为Icos = A cos (2πfd t + φ0 + φd ) , (3)Isin = A sin (2πfd t + φ0 + φd ) , (4)式中:(Icos, Isin)为QPD 输出的正交信号;A 为信号幅值;φ0 为初始相位。结合后续的信号处理单元即可构成完整、可辨向的测量系统。图1 零差激光干涉测量原理外差式激光干涉仪的光源是偏振态相互垂直且具有一定频差Δf 的双频激光,其典型的干涉仪结构如图2 所示。双频激光经过NPBS 后,反射光通过偏振片发生干涉,形成参考信号Ir;透射光经过PBS,光束中两个垂直偏振态相互分开,f2 光经过固定的参考镜反射,f1 光经运动的测量镜反射并附加多普勒频移fd,与反射光合光干涉后形成测量信号Im。Ir = Ar cos (2πΔft + φr ) , (5)Im = Am cos (2πΔft + φm ), (6)式中:Δf、A 和φ 分别为双频激光频差、信号幅值和初始相位差。结合式(5)和式(6),可解算出测量目标的相位信息。图2 外差激光干涉测量原理零差式激光干涉仪常用于分辨力高、速度相对低并且轴数少的应用中。外差式激光干涉仪具有更强的抗电子噪声能力,易于实现对多个目标运动位移的多轴同步测量,适用于兼容高分辨力、高速及多轴同步测量场合,是目前主流的干涉结构之一。3 激光干涉测量关键技术在超精密激光干涉仪中,波长是测量基准,尤其在米量级的大测程中,要实现亚纳米测量,波长准确度对测量精度起到决定性作用。其中,稳频技术直接影响了激光波长的准确度,决定激光干涉仪的精度上限;环境因素的变化将影响激光的真实波长,间接降低了实际的测量精度。干涉镜组结构决定光束传播过程中的偏振态、方向性等参数,影响干涉信号质量。此外,干涉信号相位细分技术决定激光干涉仪的测量分辨力,并限制了激光干涉仪的最大测量速度。3. 1 高精度稳频技术在自由运转的状态下,激光器的频率准确度通常只有±1. 5×10−6,无法满足超精密测量中10−8~10−7的频率准确度要求。利用传统的热稳频技术(单纵模激光器的兰姆凹陷稳频方法等),可以提高频率准确度,但系统中稳频控制点常偏离光功率平衡点,输出光频率准确度仅能达2×10−7量级,无法完全满足超精密测量的精度需求。目前,超精密干涉测量中采用的高精度稳频技术主要有热稳频、饱和吸收及偏频锁定3 种。由于激光管谐振腔的热膨胀特性,腔长随温度变化呈近似线性变化。因此,热稳频方法通过对谐振腔进行温度控制实现对激光频率的闭环调节。具体过程为:选定稳定的参考频标(双纵模激光器的光功率平衡点、纵向塞曼激光器频差曲线的峰/谷值点),当激光频率偏离参考频标时,产生的频差信号用于驱动加热膜等执行机构进行激光管谐振腔腔长调节。热稳频方法能够使激光器的输出频率的准确度在10−9~10−8 量级,但原子跃迁的中心频率随时间推移受腔内气体气压、放电条件及激光管老化的影响会发生温度漂移。利用稳频控制点修正方法,通过对左右旋圆偏振光进行精确偏振分光和对称功率检测来抑制稳频控制点偏移的随机扰动,同时补偿其相对稳定偏置分量。该方法显著改善了激光频率的长期漂移现象,阿伦方差频率稳定度为1. 9×10−10,漂移量可减小至(1~2)×10−8。稳频点修正后的激光波长仍存在较大的短期抖动,主要源于激光器对环境温度的敏感性,温差对频率稳定性的影响大。自然散热型激光器和强耦合水冷散热型激光器均存在散热效果不均匀和散热程度不稳定的问题。多层弱耦合水冷散热结构为激光管提供一个相对稳定的稳频环境,既能抑制外界环境温度变化对激光管产生的扰动,冷却水自身的弱耦合特性又不影响激光管性能,进而减小了温度梯度和热应力,提高了激光器对环境温度的抗干扰能力,减少了输出激光频率的短期噪声,波长的相对频率稳定度约为1×10−9 h−1。碘分子饱和吸收稳频法将激光器的振荡频率锁定在外界的参考频率上,碘分子饱和吸收室内处于低压状态下(1~10 Pa)的碘分子气体在特定频率点附近存在频率稳定的吸收峰,将其作为稳频基准后准确度可达2. 5×10−11。但由于谐振腔损耗过大,稳频激光输出功率难以超过100 μW 且存在MHz 量级的调制频率,与运动目标测量过程中产生的多普勒频移相近。因此,饱和吸收法难以适用于多轴、动态的测量场合。偏频锁定技术是另一种高精度的热稳频方法,其原理如图3 所示,通过实时测量待稳频激光器出射光与高精度碘稳频激光频差,获得反馈控制量,从而对待稳频激光器谐振腔进行不同程度加热,实现高精度稳频。在水冷系统提供的稳频环境下,偏频锁定激光器的出射光相对频率准确度优于2. 3×10−11。图3 偏频锁定热稳频原理3. 2 高精度干涉镜组周期非线性误差是激光干涉仪中特有的内在原理性误差,随位移变化呈周期性变化,每经过半波长,将会出现一次最大值。误差大小取决光束质量,而干涉镜组是决定光束质量的主导因素。传统的周期非线性误差可以归结为零差干涉仪的三差问题和外差干涉仪的双频混叠问题,产生的非线性误差机理如图4 所示,其中Ix、Iy分别表示正交信号的归一化强度。其中,GR为虚反射,MMS 为主信号,PISn 为第n 个寄生干涉信号,DFSn 为第n 阶虚反射信号。二者表现形式不完全相同,但都会对测量结果产生数纳米至数十纳米的测量误差。可见,在面向亚纳米、皮米级的干涉测量技术中,周期非线性误差难以避免。图4 零差与外差干涉仪中的周期非线性误差机理。(a)传统三差问题与多阶虚反射李萨如图;(b)多阶虚反射与双频混叠频谱分布Heydemann 椭圆拟合法是抑制零差干涉仪中非线性误差的有效方法。该方法基于最小二乘拟合,获得关于干涉直流偏置、交流幅值以及相位偏移的线性方程组,从而对信号进行修正。在此基础上,Köning等提出一种基于测量信号和拟合信号最小几何距离的椭圆拟合方法,该方法能提供未知模型参数的局部最佳线性无偏估计量,通过Monte Carlo 随机模拟后,其非线性幅值的理论值约为22 pm。在外差干涉仪中,双频混叠本质上是源于共光路结构中双频激光光源和偏振器件分光的不理想性,称为第1 类周期非线性。对于此类周期非线性误差,补偿方法主要可以从光路系统和信号处理算法两个方面入手。前者通过优化光路可以将非线性误差补偿至数纳米水平;后者通过椭圆拟合法提取椭圆特征参数,可以将外差干涉仪中周期非线性误差补偿至亚纳米量级;两种均属补偿法,方法较为复杂,误差难以抑制到0. 1 nm 以下。另一种基于空间分离式外差干涉结构的光学非线性误差抑制技术采用独立的参考光路和测量光路,非共光路使两路光在干涉前保持独立传播,从根本上避免了外差干涉仪中频率混叠的问题,系统残余的非线性误差约为数十皮米。空间分离式干涉结构能够消除频率混叠引起的第1 类周期非线性误差,但在测量结果中仍残余亚纳米量级的非线性误差,这种有别于频率混叠的残余误差即为多阶多普勒虚反射现象,也称为第2 类周期非线性误差。虚反射现象源自光学镜面的不理想分光、反射等因素,如图5所示,其中MB 为主光束,GR 为反射光束,虚反射现象普遍存在于绝大多数干涉仪结构中。虚反射效应将会使零差干涉仪中李萨如图的椭圆产生畸变,而在外差干涉仪中则出现明显高于双频混叠的高阶误差分量。图5 多阶虚反射现象使用降低反射率的方法,如镀增透膜、设计多层增透膜等,能够弱化虚反射现象,将周期非线性降低至亚纳米水平;德国联邦物理技术研究院Weichert等通过调节虚反射光束与测量光束间的失配角,利用透镜加入空间滤波的方法将周期非线性误差降低至±10 pm。上述方法在抑制单次的虚反射现象时有着良好的效果,但在面对多阶虚反射效应时作用有限。哈尔滨工业大学王越提出一种适用于多阶虚反射的周期非线性误差抑制方法,该方法利用遗传算法优化关键虚反射面空间姿态,精准规划虚反射光束轨迹,可以将周期非线性误差抑制到数皮米量级,突破了该领域10 pm 的周期非线性误差极限。3. 3 高速高分辨力相位细分技术在激光干涉仪中,相位细分技术直接决定系统的测量精度。实现亚纳米、皮米测量的关键离不开高精度的相位细分技术。相位的解算可以从时域和频域两个角度进行。最为常用的时域解算方法是基于脉冲边缘触发的相位测量方法,该方法利用高频脉冲信号对测量信号与参考信号进行周期计数,进而获取两路信号的相位差。该方法的测量速度与测量分辨力模型可表达为vm/dLm= Bm , (7)式中:vm 为测量速度;dLm 为测量分辨力;Bm 为系统带宽。在系统带宽恒定的情况下,高测速与高分辨力之间存在相互制约关系。只有提高系统带宽才能实现测量速度和测量分辨力的同时提升,也因此极度依赖硬件运行能力。在测量速度方面,外差激光干涉仪的测量速度主要受限于双频激光频差Δf,测量目标运动产生的多普勒频移需满足fd≤Δf。目前,美国的Zygo 公司和哈尔滨工业大学利用双声光移频方案所研制的结构的频差可达20 MHz,理论的测量速度优于5 m/s。该方法通过增加双频激光频差来间接提升测量速度,频差连续可调,适用于不同测量速度的应用场合,最大频差通常可达几十MHz,满足目前多数测量速度需求。从干涉结构出发,刁晓飞提出一种双向多普勒频移干涉测量方法,采用全对称的光路结构,如图6所示,获得两路多普勒频移方向相反的干涉信号,并根据目标运动方向选择性地采用不同干涉信号,保证始终采用正向多普勒频移进行相位/位移解算。该方法从原理上克服了双频激光频差对测量速度的限制,其最大测量速度主要受限于光电探测器带宽与模/数转换器的采样频率。图6 全对称光路结构在提升测量分辨力方面,Yan 等提出一种基于电光调制的相位调制方法,对频率为500 Hz 的信号进行周期计数,该方法实现的相位测量标准差约为0. 005°,具有10 pm 内的超高位移测量分辨力,适用于低速测量场合。对于高速信号,基于脉冲边缘触发的相位测量方法受限于硬件带宽,高频脉冲频率极限在500 MHz 左右,其测量分辨力极限约为1~10 nm,难以突破亚纳米水平。利用高速芯片,可以将处理带宽提升至10 GHz,从而实现亚纳米的测量分辨力,但成本较大。闫磊提出一种数字延时细分超精细相位测量技术,在硬件性能相同、采样频率不变的情况下,该方法利用8 阶数字延迟线,实现了相位的1024 电子细分,具有0. 31 nm 的位移测量分辨力,实现了亚纳米测量水平。该方法的等效脉冲频率约为5 GHz,接近硬件处理极限,但其测量速度与测量分辨力之间依旧存在式(7)的制约关系。德国联邦物理技术研究院的Köchert 等提出了一种双正交锁相放大相位测量方法,如图7所示,FPGA 内部生成的理想正交信号分别与外部测量信号、参考信号混频,获取相位差。利用该方法,可以实现10 pm 以内的静态测量偏差。双正交锁相放大法能够处理正弦模拟信号,充分利用了信号的频率与幅值信息,其测量速度与测量分辨力计算公式为vm/0. 1λ0= Bm, (8)dLm/0. 5λ0=Bs/dLc, (9)式中:Bs为采样带宽;dLc为解算分辨力。图7 双正交锁相方法测量原理可见,测量速度与测量分辨力相互独立,从原理上解决了高测速与高分辨力相互制约的矛盾,为激光干涉仪提供了一种兼顾高速和高分辨力的相位处理方法。在此基础上,为了适应现代工业中系统化和集成化的测量需求,美国Keysight 公司、Zygo 公司及哈尔滨工业大学相继研发出了光电探测与信号处理一体化板卡,能够实现高于5 m/s 的测量速度以及0. 31 nm 甚至0. 077 nm 的测量分辨力。此外,从变换域方面同样可以实现高精度的相位解算。张紫杨等提出了一种基于小波变换的相位细分方法,通过小波变换提取信号的瞬时频率,计算频率变化的细分时间,实现高精度的位移测量,该方法的理论相位细分数可达1024,等效位移精度约为0. 63 nm。Strube 等利用频谱分析法,从信号离散傅里叶变换(DFT)后的相位谱中获取测量目标的位移,实现了0. 3 nm 的位移测量分辨力。由于采用图像传感器为光电转换器,信号处理是以干涉条纹为基础的,适用于静态、准静态的低速测量场合。3. 4环境补偿与控制技术环境中温度、气压及湿度等变化会引起空气折射率变化,使得激光在空气中传播时波长变动,导致测量结果产生纳米量级的误差。环境误差补偿与控制技术是抑制空气折射率误差的两种重要手段。补偿法是修正空气折射率误差最常用的方法,具有极高的环境容忍度。采用折光仪原理、双波长法等可以实现10−7~10−8 量级的空气折射率相对测量不确定度。根据Edlen 经验公式,通过精确测定环境参数(温度、湿度和大气压等),可以计算出空气折射率的精确值,用于补偿位移测量结果,其中温度是影响补偿精度的最主要因素。采用高精度铂电阻传感器,设备可以实现1 mK 的温度测量精度,其折射率的补偿精度可达10−8量级,接近Edlen 公式的补偿极限。环境控制技术是保证干涉仪亚纳米测量精度的另一种有效方法。在现行的DUV 光刻机中,采用气浴法,建立3 mK/5 min 以内恒温、10 Pa/5 min 以内恒压、恒湿气浴场,该环境中能够实现10−9~10−8 量级空气折射率的不确定度。对于深空引力波探测、下一代质量基准溯源等应用场合,对激光干涉仪工作的环境控制要求更为严苛,测量装置需置于真空环境中,此时,空气折射率引入的测量误差将被彻底消除。4 激光干涉测量技术发展趋势近年来,超精密位移测量的精度需求逐渐从纳米量级向亚纳米甚至皮米量级过渡。国内在激光干涉仪中的激光稳频、周期非线性误差消除和信号处理等关键技术上均取得了重大的突破。在LISA 团队规划的空间引力波探测方案中,要求在500 万千米的距离上,激光干涉仪对相对位移量需要具有10 pm 以内的分辨能力。面对更严苛的测量需求,超精密位移测量依然严峻面临挑战。激光干涉测量技术的未来发展趋势可以归结如下。1)激光波长存在的长期漂移和短期抖动是限制测量精度提升的根本原因。高精度稳频技术对激光波长不确定度的提升极限约为10−9量级。继续提升激光波长稳定度仍需要依托于下一阶段的工业基础,改善激光管本身的物理特性,优化光源质量。2)纳米级原理性光学周期非线性误差是限制激光干涉仪测量精度向亚纳米、皮米精度发展的重要瓶颈。消除和抑制第1 类和第2 类周期非线性误差后,仍残余数十皮米的非线性误差。由于周期非线性误差的表现形式与耦合关系复杂,想要进一步降低周期非线性误差幅值,需要继续探索可能存在的第3 类非线性误差机理。3)测量速度与测量分辨力的矛盾关系在动态锁相放大相位测量方法中得到初步解决。但面对深空引力波探测中高速、皮米的测量要求,仍然需要进一步探索弱光探测下的高分辨力相位细分技术;同时,需要研究高速测量过程中的动态误差校准技术。高速、高分辨力特征依旧是相位细分技术今后的研究方向。全文下载:亚纳米皮米激光干涉位移测量技术与仪器_激光与光电子学进展.pdf
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    精密位移传感器技术比较PIEZOCONCEPT 在其压电级中使用什么类型的位移传感器?为什么它优于其他传感器技术?PIEZOCONCEPT 使用单晶硅传感器,称为Si-HR 传感器。尽管它是应变仪传感器大系列的一部分,但它的性能优于其他两种常用技术(电容式传感器和金属应变仪)。这两种位置传感技术有其自身的特定缺点。 电容式传感器与 PIEZOCONCEPT 公司Si-HR 传感器的比较电容式传感器非常常用。他们提供了不错的表现,但他们对以下情况很敏感:• 气压变化:空气的介电常数取决于气压。电容测量将受到任何压力变化的影响。• 温度变化:同样的,空气的介电常数会随温度变化• 污染物的存在以上所有都会导致一些纳米级的不稳定性,因此如果您想实现真正的亚纳米级稳定性,则需要将它们考虑在内。即使可以对气压和温度进行校正,也无法校正其他因素(污染物、脱气)的影响。这解释了电容式传感器在真空环境中性能不佳的原因。此外,电容式传感器非常昂贵且体积庞大。因此,带有电容传感器的位移台不可能做的有像的 BIO3/LT3 这样薄,即使设计的好也会在稳定性方面进一步牺牲性能。因为它是一种固态技术,所以Si-HR 传感器的电阻不依赖于气压或污染物的存在。其次,温度变化会对测量产生影响(主要是因为材料的热膨胀),但这可以通过使用传感器阵列来纠正。基本上,我们为每个轴平行使用 2 个硅传感器 - 一个用于测量,另一个用于考虑由于温度变化导致的材料膨胀。金属应变计与 PIEZOCONCEPT Silicon HR 技术的比较金属应变计与我们的 Silicon HR 技术(也是应变计)之间的差异更大。金属应变计和硅传感器应变计之间存在两个巨大差异。竞争对手试图说所有的应变仪都具有相同的性能,因为它们测量的是应变。这是不正确的。半导体应变计在稳定性方面与金属应变计有很大不同。金属应变计和Si-HR 传感器(PIEZOCONCEPT 使用)之间的第yi个区别是应变系数:半导体应变仪(Si-HR)的应变系数大约是金属应变仪的 100 倍。更高的规格因子导致更高的信噪比,最终导致更高的稳定性。 更重要的是,第二个区别是金属应变计不能直接安装在弯曲本身上(即实现运动的地方):金属应变计必须安装在某种“背衬”上。因此,它必须安装在执行器本身上,因为您没有足够的空间将其安装在挠性件上。仅在执行器上测量的问题是压电执行器有很多缺陷......存在蠕变或滞后等现象。因此,由于压电执行器的伸长不均匀,因此仅测量执行器的部分伸长率并不能精确地扣除其完全伸长率。通过对弯曲本身进行测量,我们不会遇到这种“不均匀”问题。由于上述原因,如果您比较应变计(金属)和 PIEZOCONCEPT 的Si-HR 传感器,在信噪比和稳定性方面存在巨大差异。 关于法国PIEZOCONCEPT公司 PIEZOCONCEPT 是压电纳米位移台领域的领宪供应商,其应用领域包括但不限于超分辨率显微镜、光阱、纳米工业和原子力显微镜。其产品已被国内外yi流大学和研究所从事前沿研究的知名科学家使用,在工业和科研领域受到广泛好评。 多年来,纳米定位传感器领域电容式传感器一直占据市场主导地位。但这项技术存在明显的局限性。PIEZOCONCEPT经过多年研究,开发出硅基高灵敏度位置传感器(Silicon HR)技术,Si-HR传感器可以实现更高的稳定性和线性度,以满足现代显微镜技术的更高分辨率要求。 PIEZOCONCEPT的目标是为客户提供一个物美价廉的纳米或亚纳米定位解决方案,让客户享受到市面上蕞高的定位准确性和稳定性的产品使用体验。我们开发了一系列超稳定的纳米定位器件,包含单轴、两轴、三轴、物镜扫描台、快反镜和配套器件,覆盖5-1500um行程,品类丰富,并提供各类定制化服务。与市场上已有的产品相比具有显着优势,Piezoconcept的硅传感器具有很好的稳定性、超本低噪声和超高的信号反馈,该技术优于市场上昂贵的高端电容传感器。因此,我们的舞台通过其简单而高效的柔性设计和超本低噪声电子器件提供皮米级稳定性和亚纳米(或亚纳米弧度)本底噪声。更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电:上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商,代理品牌均处于相关领域的发展前沿;产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等,涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等;可为客户提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等优质服务。
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