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压电陶瓷管的微位移测量与非线性校正
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 时间:0
  • 分类:TN384[电子电信—物理电子学] TB92[机械工程—测试计量技术及仪器;一般工业技术—计量学]
  • 作者机构:[1]大连理工大学电子与信息工程学院,辽宁大连116023, [2]辽宁省微纳米技术及系统重点实验室,辽宁大连116023
  • 相关基金:基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.90607002)
中文摘要:

为了对原子力显微镜(AFM)中压电陶瓷管扫描位移进行非线性校正,提出了一种微位移测量与校正的简易方法。采用涡流位移传感器测量微位移,将其放大100倍以提高检测灵敏度;得到了压电陶瓷管的位移-电压曲线,其最高位移分辨率计算值为0.4nm。根据AFM中压电陶瓷管的工作特点,确定扫描范围下测量得到的位移-电压关系,通过对等间隔像素点施加对应的非等间隔控制电压序列的方法进行非线性校正,依据像素点精度要求通过插值算法获得控制电压序列。系统采用LabVIEW虚拟仪器技术,校正后压电陶瓷管最大位移滞回偏差从10.1%降为0.4%。实验表明:扫描频率和扫描像素分辨率调节方便,同时校正算法复杂度也有所降低。

英文摘要:

A simple way to measure and correct the micro-displacement of a piezoceramic tube used in an Atom Force Microscope(AFM) is proposed. The X/Y micro-displacement is detected by an eddy current meter and it is amplified by 100 times to improve the detection sensitivity. The relationships between the displacements of piezocaramic tube and the control voltages are obtained,and the highest resolution of displacement is calculated to be 0.4 nm. According to the working feature of the tube, the nonlinear correction is realized by applying non-equidistant control voltage sequences to scanning equidistant pixel,in which non-equidistant control voltage sequences with different pixel resolutions are obtained through interpolation based on the measured displacement-voltage relationship. The experimental results show that the maximum hysteresis error of full scale is reduced from 10. 1% to 0.4%. It is concluded that the proposed method can adjust the scan frequency and pixel resolution easily, and can reduce the complexity of correction algorithm greatly.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699