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基于MEMS微触觉测头和纳米测量机的扫描测量平台 被引量:9
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作者 李源 孙薇斌 +3 位作者 邵力 傅星 栗大超 胡小唐 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期580-585,共6页
将自主开发的基于MEMS工艺的微触觉测头与纳米坐标测量平台相结合,构建高性能的扫描测量平台,提高了微结构和器件扫描测量的精度和分辨力。基于微触觉测头的测量原理,研究了微触觉测头应用于纳米坐标测量平台的反馈控制方法以及控制转... 将自主开发的基于MEMS工艺的微触觉测头与纳米坐标测量平台相结合,构建高性能的扫描测量平台,提高了微结构和器件扫描测量的精度和分辨力。基于微触觉测头的测量原理,研究了微触觉测头应用于纳米坐标测量平台的反馈控制方法以及控制转换参数的标定方法,讨论了扫描平台不同扫描方式对测量的影响。实验进行了相对平整表面和非平整表面形貌的扫描测量,结果表明,相对平整和非平整表面进程回程重复扫描差值的标准偏差分别为15.519 nm和23.088 nm,系统具有较高的测量重复性。 展开更多
关键词 微机电系统 微触觉测头 纳米测量机 扫描测量平台
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MEMS电容式三维微触觉测头设计及校准 被引量:7
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作者 吴俊杰 李源 +2 位作者 李东升 卢歆 何明轩 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期3087-3094,共8页
由于微纳米几何量计量很难以三维方式高精度地测量较大尺寸的器件,本文基于非硅MEMS工艺,开发了一种可用于微纳米尺度三维尺寸测量的电容式微触觉测头。利用电容频率测量法实现了微弱电容信号的采集。采用宏微结合驱动方式,设计了运动... 由于微纳米几何量计量很难以三维方式高精度地测量较大尺寸的器件,本文基于非硅MEMS工艺,开发了一种可用于微纳米尺度三维尺寸测量的电容式微触觉测头。利用电容频率测量法实现了微弱电容信号的采集。采用宏微结合驱动方式,设计了运动范围为25mm×25mm×10mm,单轴12μm范围内定位精度达1nm的三维微位移平台。最后,对测头的测量范围、线性、迟滞及分辨力进行了测试。结果表明,测头的轴向测量范围为4.5μm,横向测量范围大于5μm,轴向分辨力优于10nm,横向分辨力优于25nm,线性较好。开发的测头结构简单、分辨力高、体积小、成本低,可集成到纳米测量定位平台(NMM),完成具有大范围、亚微米或纳米级精度要求的测量任务。 展开更多
关键词 微触觉测头 微电容传感器 微机电系统 校准装置 纳米测量机
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MEMS三维微触觉测头的低频振动测试系统 被引量:4
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作者 李源 傅星 +4 位作者 谢初南 沈瑶琼 安兆亮 栗大超 胡小唐 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期273-277,共5页
针对一种MEMS三维微触觉测头,构建了基于Suss Microtec三维微定位器和PI压电陶瓷的动态测试装置,对测头的动态性能进行了表征.分别测试了测头在轴向和横向负载下对不同幅度低频振动信号的响应情况,研究了测量过程的短时重复性能.结果表... 针对一种MEMS三维微触觉测头,构建了基于Suss Microtec三维微定位器和PI压电陶瓷的动态测试装置,对测头的动态性能进行了表征.分别测试了测头在轴向和横向负载下对不同幅度低频振动信号的响应情况,研究了测量过程的短时重复性能.结果表明,压电陶瓷位移-电压曲线的非线性误差在轴向测量模式下小于0.102%,横向测量模式下小于0.507%. 展开更多
关键词 微触觉测头 振动测试 三维测量 微机电系统
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基于电容式传感测头的电容检测系统的设计 被引量:5
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作者 卢歆 何明轩 +2 位作者 李源 傅云霞 汪红 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第12期95-97,101,共4页
针对纳米尺寸测量领域的不同测量要求,尝试开发一种基于电容传感器的微触觉测头及其电容检测系统。阐述了测头的结构原理和电容传感器的工作原理,研制了基于电容传感器的微触觉测头。测头的测量原理表明:微小电容检测电路是整个电容检... 针对纳米尺寸测量领域的不同测量要求,尝试开发一种基于电容传感器的微触觉测头及其电容检测系统。阐述了测头的结构原理和电容传感器的工作原理,研制了基于电容传感器的微触觉测头。测头的测量原理表明:微小电容检测电路是整个电容检测系统的关键部分。该微小电容检测电路选用电容/数字转换器(CDC)AD7747芯片,分别编写了单片机与该芯片的I2C通信程序和单片机与上位机间的串行通信程序,实现了微小电容的采集和处理,简单进行了电容式传感测头的轴向性能的测试实验。实验表明:电容式微触觉测头的分辨率为0.02μm,重复性较好,证实了此电容式微触觉测头的可行性。 展开更多
关键词 电容传感器 微触觉测头 微小电容检测 AD7747 串行通信
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应用于纳米测量机的MEMS微接触式测头的结构设计和优化 被引量:3
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作者 李源 栗大超 +3 位作者 胡小唐 赵大博 郭彤 陈津平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05A期1512-1515,共4页
为了提高MEMS微接触式测头的性能,系统开展了测头的结构设计和参数优化.根据测头结构各个部分的设计目标,提出了测头悬挂系统拓扑结构的设计方案.基于测头结构的力学模型,提出了结构参数对测头性能的影响机理,并采用有限元方法对测头的... 为了提高MEMS微接触式测头的性能,系统开展了测头的结构设计和参数优化.根据测头结构各个部分的设计目标,提出了测头悬挂系统拓扑结构的设计方案.基于测头结构的力学模型,提出了结构参数对测头性能的影响机理,并采用有限元方法对测头的测杆、中心连接体、梁等结构参数进行了仿真优化,获得了符合测头整体性能设计要求的参数及应力分布曲线. 展开更多
关键词 MEMS 微接触式测头 纳米测量机 结构设计 优化
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基于MEMS微触觉测头和纳米测量机的特征尺寸测量 被引量:3
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作者 李源 邹子英 +3 位作者 傅云霞 傅星 栗大超 胡小唐 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2097-2100,共4页
针对微小结构几何量测量的需求,通过集成MEMS微触觉测头和纳米测量机构建了高精度的测量系统。在验证测头性能的基础上,完成了一系列判断测头测量分辨力和精度的实验,在轴向、同向横向、异向横向三个方向测量的标准偏差分别为41.7552nm,... 针对微小结构几何量测量的需求,通过集成MEMS微触觉测头和纳米测量机构建了高精度的测量系统。在验证测头性能的基础上,完成了一系列判断测头测量分辨力和精度的实验,在轴向、同向横向、异向横向三个方向测量的标准偏差分别为41.7552nm,6.05μm,6.16μm,同时,在扫描实验中进程回程扫描差值的标准偏差为23.088nm。 展开更多
关键词 微机电系统 微触觉测头 尺寸测量 纳米测量机
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Development of MEMS-based micro capacitive tactile probe
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作者 雷李华 李源 +4 位作者 范国芳 吴俊杰 简黎 蔡潇雨 李同保 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第11期646-650,共5页
In this paper, a micro capacitive sensor with nanometer resolution is presented for ultra-precision measurement of micro components, which is fabricated by the MEMS (micro electromechanical systems) non-silicon tech... In this paper, a micro capacitive sensor with nanometer resolution is presented for ultra-precision measurement of micro components, which is fabricated by the MEMS (micro electromechanical systems) non-silicon technique. Based on the sensor, a micro capacitive tactile probe is constructed by stylus assembly and packaging design for dimension metrology on micro/nano scale, in which a data acquiring system is developed with AD7747. Some measurements of the micro capacitive tactile probe are performed on a nano positioning and measuring machine (NMM). The measurement results show good linearity and hysteresis with a range of 11.6 μm and resolution of better than 5 nm. Hence, the micro capacitive tactile probe can be integrated on NMM to realize measurement of micro structures with nanometer accuracy. 展开更多
关键词 micro tactile probe micro capacitive sensor MEMS nano measuring machine
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用于微纳米几何量尺寸测量的三维微接触式测头 被引量:1
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作者 李源 吴俊杰 《上海计量测试》 2014年第5期2-5,共4页
为实现微纳尺度器件三维几何形貌测量及表征,基于电容和压阻原理,开发了两种三维微接触式测头。其中电容测头测量范围4.5μm,轴向分辨力和横向分辨力分别为10 nm和25 nm;压阻测头测量范围4.6μm,轴向分辨力和横向分辨力分别为5 nm和10 n... 为实现微纳尺度器件三维几何形貌测量及表征,基于电容和压阻原理,开发了两种三维微接触式测头。其中电容测头测量范围4.5μm,轴向分辨力和横向分辨力分别为10 nm和25 nm;压阻测头测量范围4.6μm,轴向分辨力和横向分辨力分别为5 nm和10 nm。两种测头均可集成到纳米测量机,实现微结构几何参数的测量。 展开更多
关键词 微接触式测头 电容传感器 压阻传感器 纳米测量机
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基于纳米测量机的微结构三维坐标测量 被引量:8
9
作者 吴俊杰 李源 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期2252-2259,共8页
针对当前微纳米测量中存在的微结构跨尺度、高精度测量及高深宽比结构多参数表征问题,基于纳米测量机和微接触测头构建了纳米坐标测量系统。通过对测头与定位平台机械、电气及软件接口的设计,实现测头与平台的集成,并利用标准球对测量... 针对当前微纳米测量中存在的微结构跨尺度、高精度测量及高深宽比结构多参数表征问题,基于纳米测量机和微接触测头构建了纳米坐标测量系统。通过对测头与定位平台机械、电气及软件接口的设计,实现测头与平台的集成,并利用标准球对测量系统进行校准。为保证测量结果的可溯源性,对定位平台三轴激光干涉仪的激光器进行了拍频。最后,利用搭建的测量系统对高度10μm,2 mm的超高台阶及硅臂卡爪的侧壁倾角进行了测量,表明系统具备大尺寸结构的高精度测量和复杂MEMS器件特征尺寸的精确表征能力。 展开更多
关键词 微纳米测量 纳米测量机 三维微接触测头 高深宽比 侧壁倾角
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