超精密测量用电容测微仪

电容测微仪的特点是非接触测量，精度高、价格低。但测量范围有限，测量稳定性和漂移常令人不满意。美国Lion Precision公司的电容测微仪分辨率可达0.5?mm(1?Hz频响)， 热漂移每度0.04%满量程。

精密和超精密加工技术是现代机械制造业***的发展方向之一，在提高机电产品的性能、质量和发展高新技术中起着至关重要的作用，并且已成为在国际竞争中取得成功的关键技术。我国的制造业发展已进入了高速发展阶段，***设备的引进和大量***人才的涌入使许多沿海地区的制造业水平迅速提高。随着国家决策的科学化、民主化进程不断深入，相信我国的制造业会更快速、更健康地发展。在工业计量中有很多需要检测的参数与位移量的变化有关，如力、流量、温度、速度、振动、密度、粘度等。

由于超精密加工的精度等级和表面质量都很高，因此，一定要有相应的检测手段，才能验证工件是否达到了相应的技术要求。在精密超精密加工和测量中，对测量技术提出了更为严格的要求，即要求测量误差比加工误差高一个数量级。目前，超精密测量仪正向高分辨力、高准确度和高可靠性的方向发展。公司发展了分辨率均可以达到1?nm的测量元件；又称为流动加工，利用力、热、分子运动等手段，使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。美国HP、zygo、英国Taylor等公司的测量仪器均可以满足纳米测量的需求。

被测非电量的变化变换成电容量变化的一种传感器，它与常规的光电传感器、电阻式、电感式传感器相比有如下优点：

输入能量极低，需要非常小的输入。由于带电极板间静电引力很小，约到10-5N量级，因此它特别适用于解决输入能量低的测量问题，如微小位移和微小压力变化的精密测量。

作为电容式测微仪的***，发展的较为成熟、应用较为广泛的转换电路形式有调频式、运算放大式、脉冲调宽式和AC桥路法等；按结构形式分类，电容位移传感器可以分为，变极距型、变面积型和变介质常数型等。变面积型电容传感器可以测量较大的位移，量程为零点几毫米至几毫米之间，线性度优于0.5%，分辨力为0.01~0.001μm。变极距型电容传感器主要适用于较小位移的测量量程在0.01μm至几百微米，精度可达到0.01μm以内，分辨力可以达到0.001μm以内。其中***基本的是平面变极距型，主要用于精密测量、精密定位等。电容测微仪可以测量一般的长度，也可测量振动、压力、介质的温度等多种参数。它既可以进行静态测量，也可以进行动态测量；由于超精密加工的精度等级和表面质量都很高，因此，一定要有相应的检测手段，才能验证工件是否达到了相应的技术要求。据目前相关材料看，电容测微仪的分辨力可以达到1nm~0.1nm，用于测量微位移及微小尺寸的系统精度能达到10nm左右，测量压力及压差的系统精度达到帕级，此外测量振动、薄膜厚度及液位的仪器均得到成功的应用，特别是近年来出现的成功应用电容测微仪技术测量盲小孔和微孔直径。现在电容测微仪的主要生产厂家有天津大学精仪学院，英国Queensgate Instrument公司，美国Wanye Kerr公司等。