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***主要的发展方向之一，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***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。

就***制造技术的技术实质性而论，主要有精密和超精密加工技术与制造自动化两大领域。前者包括了精密加工、超精密加工、微细加工，以及广为流传的纳米加工，它追求加工上的精度和表面质量的极限，可统称为精密工程；后者包括了设计、制造和管理的自动化，它不仅是快速响应市场需求、提高生产率、改善劳动条件的重要手段，而且是提高产品质量的有效方式。两者密切联系，许多精密和超精密加工要靠自动化技术才能达到预期目标，而不少制造自动化则有赖于精密加工才能达到设计要求。

检测与误差补偿。尺寸和形位精度可用电子测微仪、电感测微仪、电容测微仪、自准直仪和激光干涉仪来测量。表面粗糙度可用电感式、压电晶体式表面形貌仪等进行接触测量，或用光纤法、电容法、超声微波法和隧道显微镜法进行非接触测量。表面应力、表面变质层深度、表面微裂纹等缺陷，可用***衍射法、激光干涉法等来测量。检测可采取离线的、在位的和在线的三种方式。误差预防通过提高机床制造精度、保证加工环境条件等来减少误差源及其影响；误差补偿是在误差分离的基础上，利用误差补偿装置对误差值进行静态和动态补偿，以消除误差本身的影响。

电容测量仪器对工业计量中的很多被测参数都可以进行测量。在冶金工业中，可以对金属制板厚度进行了测量；机械加工行业中，轴系晃动量的测量、机械零部件的表面粗糙度测量、孔径测量、圆柱度测量、不圆度测量、三座标测量机检测上应用；农业用塑料薄膜厚度检测、轴向柱塞泵体油膜厚度测量；国防工业用气体动***承测量、气浮陀螺测量；石油工业中石油密度测量；化学工业中镀层厚度测量。另外还有环境介质检测、电机转速测量、钢管直径测量、光盘平面度检测、磁盘动平衡测量、金属线膨胀系数测量等。针对不同的工业计量中的检测参数，经变换和不断的改进更新达到实现测量和控制操作的目的。

电容测微技术有着广泛的应用前景，发展更高精度、高分辨力和稳定性的电容位移传感器有着现实意义。

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核心，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***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；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。