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我国学者在纳米时栅位移测量理论与技术领域取得进展
【字体: 大 中 小 】 时间:2021年11月20日 来源:国家自然科学基金委员会
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纳米位移技术及器件是高档数控机床、超精密光刻机等高端精密装备的核心技术和关键功能部件,是实现高精度定位与控制的“眼睛”,相关研究工作具有重要意义。
重庆理工大学刘小康教授、彭东林教授团队打破“利用空间测量空间”的传统测量思路,进行原理创新,“利用时间测量空间”来提高位移测量精度,提出了纳米时栅测量新原理,利用正交变化的电场构建一种等效空间域运动作为参考系,建立空间位移和时间基准之间的关系,形成了一套比较系统的纳米时栅测量理论,采用正弦形状的“栅面”而不是传统细密的“栅线”来获取位移信号(图1),发明了基于离散栅面空间正弦调制的绝对式位移传感新方法和正弦形栅面阵列传感参数设计准则,解决了结构优化、器件制造和信号处理智能化等关键技术问题,取得了核心技术指标的重大突破。
该项成果与央企中国通用技术集团合作成立了高科技公司进行转化,已在数控机床、航空航天、计量检测等领域得到批量应用,解决了高端精密装备的高精度位置检测难题,实现了我国精密位移测量技术及器件自主可控。该成果建立了“原理—理论—技术—产品”的完整体系,获得了2020年度重庆市技术发明一等奖,“大量程纳米时栅位移测量技术及器件”作为重点展项亮相国家“十三五”科技创新成就展。刘小康教授入选“百千万人才工程”国家级人选、国家有突出贡献中青年专家,2021年获国家杰出青年科学基金项目资助。
该成果得到了国家重大科研仪器研制项目、重点项目、面上项目、青年科学基金项目(批准号: 51827805、51935004、51435002、51175534、50805150)等的持续支持。
图1(a)绝对式纳米直线时栅测量原理示意图和(b)圆时栅测量原理示意图