[實用新型]雙端音叉三維諧振觸發探頭系統

有效

• 申請號: 201420313860.6
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN203908489U
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 余惠娟;黃強先;袁鈺;趙曉萌;卞亞魁
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01B7/28
• 分類號: G01B7/28
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

本實用新型涉及微納米測頭領域，具體是一種雙端音叉三維諧振觸發探頭系統。

背景技術

納米測量技術是納米科學技術的基礎學科之一，超精加工和超微加工進入納米技術的新時代，對微型光學器件、MEMS等微納米結構的真三維測量要求達到納米、亞納米量級，測量力達到微牛甚至納牛量級，但目前商用CMM測量精度不高，且所用三維測頭的微探球直徑較大，無法探測特征尺寸很小的微型器件。三維觸發定位技術作為微納三維測量技術的核心，納米量級的三維觸發定位分辨率是實現微器件等真三維納米測量的基礎。高分辨率對應于高靈敏度，即要求微納米測頭系統應具有較高品質因數，同時測頭系統的穩定性，包括結構穩定性和測量過程穩定性，是實現有效測量的必要因素。

鑒于在數百微米至數毫米尺度間三維測量技術的空白，近年來國內外一些著名研究機構都致力于微納米三維測量技術及微納米三維測頭的開發，取得了一定進展，目前還沒有成熟的技術。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種雙端音叉三維諧振觸發探頭系統，以解決現有技術三維測量存在的問題。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案為：

雙端音叉三維諧振觸發探頭系統，其特征在于：包括有支承架，支承架底部架面連接有兩個完全相同位置對稱的轉接件，還包括有雙端音叉，所述雙端音叉由兩個叉端和連接兩個叉端的叉臂對構成，雙端音叉的兩個叉端一一對應連接在轉接件底面，叉臂對中兩個叉臂分別平行于支承架底部架面并沿豎向并行設置，叉臂對中位于下方的叉臂正中間底面固定有一體式光纖微探球。

所述的雙端音叉三維諧振觸發探頭系統，其特征在于：所述雙端音叉的叉臂對上設置有電極，通過電極激勵雙端音叉帶動光纖微探球諧振。

所述的雙端音叉三維諧振觸發探頭系統，其特征在于：光纖微探球基于光纖拉錐技術和光纖熔融燒球技術制備而成。

所述的雙端音叉三維諧振觸發探頭系統，其特征在于：雙端音叉的振動方式為，在電極的激勵下兩個叉臂在平面內沿寬度方向反相彎曲振動。

所述的雙端音叉三維諧振觸發探頭系統，其特征在于：雙端音叉由石英晶體制備，切型選擇與振動模式及工作頻率相關，彎曲振動模式下XY切型對應頻率范圍1～80KHz，NT切型對應頻率范圍40～100KHz；所述雙端音叉叉臂長度沿石英晶體y軸方向，寬度沿石英晶體x方向，厚度沿石英晶體z軸方向，即采用(zyw)5°切型切角結構。

所述的雙端音叉三維諧振觸發探頭系統，其特征在于：雙端音叉的諧振頻率與其幾何尺寸相關，即可通過改變叉臂的長度、寬度、厚度調節雙端音叉的諧振頻率及力頻系數，所述雙端音叉諧振頻率以及力頻系數與其幾何尺寸的相關關系式分別為：f=m2w2πl2112ρs22′,]]>S=0.0717(l2s22′tw3);]]>其中f為雙端音叉的基頻，S為其力頻系數，l、w、t分別為兩個叉臂的長度、寬度、厚度，m為與邊比有關的系數，ρ為石英材料的密度，s′₂₂為石英的彈性柔順常數。