[發明專利]一種空間三軸運動檢測的雙極板電容傳感器及裝配裝置

在審

• 申請號: 202211279955.6
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115638716A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 閆鵬;孟令臣
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明公開的一種空間三軸運動檢測的雙極板電容傳感器及裝配裝置，包括三對兩兩正交的雙極板，每對雙極板均包括一個動極板片和一個靜極板片，動極板片安裝于動極板固定座上，靜極板片安裝于靜極板固定座上，動極板固定座用于安裝在運動系統的動子端，靜極板固定座用于安裝在運動系統的固定端，動極板固定座能夠相對于靜極板固定座在安裝雙極板的方向上運動，進而帶動每對雙極板間的相對移動，通過檢測每對雙極板間的電容值變化來進行微位移測量。可以實現空間三軸微位移的精密高動態測量。

技術領域

本發明涉及非接觸測量裝置技術領域，尤其涉及一種空間三軸運動檢測的雙極板電容傳感器及裝配裝置。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

隨著半導體裝備、超精密加工等領域的飛速發展，對納米級超高精度檢測技術提出了更高的要求和挑戰。在諸多檢測技術中，電容位移傳感器具有分辨率高、線性度好、高動態特性以及抗干擾能力強等特點，被廣泛應用于非接觸高精度動態測量中。

面向不同應用需求，電容位移傳感器分為單極板電容傳感器和雙極板電容傳感器。對比單極板電容傳感器，雙極板電容傳感器測量精度高、線性度好，適合集成在精密運動系統中，做高動態閉環反饋傳感器。但在空間三軸精密運動檢測中，現有雙極板電容傳感器技術無法滿足空間三軸并聯測量的集成化、輕小型要求，并且現有技術結構繁瑣、安裝復雜，在裝配、調試階段極易影響傳感器的最終測量結果。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種空間三軸運動檢測的雙極板電容傳感器及裝配裝置，可以實現空間三軸微位移的精密高動態測量。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，提出了一種空間三軸運動檢測的雙極板電容傳感器，包括三對兩兩正交的雙極板，每對雙極板均包括一個動極板片和一個靜極板片，動極板片安裝于動極板固定座上，靜極板片安裝于靜極板固定座上，動極板固定座用于安裝在運動系統的動子端，靜極板固定座用于安裝在運動系統的固定端，動極板固定座能夠相對于靜極板固定座在安裝雙極板的方向上運動，進而帶動每對雙極板間的相對移動，通過檢測每對雙極板間的電容值變化來進行微位移測量。

第二方面，提出了一種空間三軸運動檢測的雙極板電容傳感器的裝配裝置，包括支撐底座、靜極組件固定工裝和動極組件固定工裝，在支撐底座上安裝三個微分頭，三個微分頭的前進方向兩兩互相垂直，靜極組件固定工裝、動極組件固定工裝用于放置在底板上，用于分別支撐靜極板固定座和靜極板片、動極板固定座和動極板片，通過調整三個微分頭的前進距離，能夠將靜極板片固定于靜極板固定座上，或將動極板片固定于動極板固定座上。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

1、本發明采用陶瓷基板多層鍍膜與刻蝕的結構形式，在保證絕緣與屏蔽效果的同時，極大的壓縮了極板片的包絡尺寸，實現輕小型化的設計。

2、本發明采用空間三軸正交的測量布局，通過三對雙極板能夠實現空間三軸微位移的并聯測量。

3、本發明應用于三軸納米微動平臺的檢測與閉環反饋，不僅可以提供高精度測量，而且可實現緊湊化與輕小型設計，降低納米運動系統測量成本。

4、本發明通過設置凸起定位邊、定位臺與動極板片、靜極板片的邊緣配合實現精準定位，采用微分頭精密預緊實現電容極板片的粘接平整，保證兩極板間平行度。

5、本發明采用背部挖孔配合環氧膠固定的方式，實現在緊湊尺寸下多根同軸線纜的固定，保證線纜與極板焊接點的連接穩定與絕緣效果。

本發明附加方面的優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明