隨著微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的微小零件被加工制造出來(lái),需要通過(guò)裝配實(shí)現(xiàn)完整功能。壓電雙晶片微夾鉗在微裝配領(lǐng)域 有著廣泛應(yīng)用,其夾持對(duì)象一般為幾何尺寸在10 m～1 mm范圍的微小型結(jié)構(gòu)件。由于夾持對(duì)象尺寸小,結(jié)構(gòu)易被損壞,微夾鉗必須具有夾持力檢測(cè)對(duì)象功能用以監(jiān)控操作過(guò)程中零件所受夾持力大小,并以此作為反饋進(jìn) 行對(duì)微夾鉗張合量的控制。

這樣的微夾鉗的振動(dòng)位移是非常小的，一般也就是是微米到幾十微米的變化，對(duì)于選擇測(cè)量的儀器就必須要有高精度的儀器，一般選擇傳感器的精度原則都是選擇比要求小一個(gè)數(shù)量極的，也就是選納米級(jí)的傳感器最好。

壓電雙晶片微夾鉗

我們選擇了納米級(jí)的電渦流傳感器KD5100，我們將兩個(gè)探頭安裝在被測(cè)物振動(dòng)方向的兩端，測(cè)量夾持器的來(lái)回振動(dòng)：如下圖

探頭安裝的位置示意圖

電渦流傳感器KD5100其采用差動(dòng)測(cè)量方式：兩個(gè)精確匹配的傳感器被放置在被測(cè)物平臺(tái)兩側(cè)，這兩個(gè)傳感器組成了平衡橋電路相反的兩端，這個(gè)結(jié)構(gòu)提供了極好的線性和熱穩(wěn)定性，所以其輸出準(zhǔn)確地記錄了線性的最微小移動(dòng)，分辨率高達(dá)1nm。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

每通道兩個(gè)精確匹配的傳感器使分辨率達(dá)到1nm;

超耐熱，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定：1.27x10-4mm/月或更好;有耐低溫傳感器;

非常高的靈敏度，最高到394 mV/μm;

低功耗：小于2W(±15 Vdc典型情況下)

電渦流傳感器工作原理：電渦流效應(yīng)

當(dāng)接通傳感器系統(tǒng)電源時(shí)，在前置器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)H1。如果在磁場(chǎng)H1的范圍沒(méi)有金屬導(dǎo)體接近，則發(fā)射到這一范圍內(nèi)的能量都會(huì)被釋放;反之，如果有金屬導(dǎo)體接近探頭頭部，則交變磁場(chǎng)H1將在導(dǎo)體的表面產(chǎn)生電渦流場(chǎng)，該電渦流場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)方向與H1相反的交變磁場(chǎng)H2。由于H2的反作用，就會(huì)改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位，即改變了線圈的有效阻抗。這種變化與電渦流效應(yīng)有關(guān)，也與靜磁學(xué)效應(yīng)有關(guān)(與金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何形狀、線圈幾何參數(shù)、激勵(lì)電流頻率以及線圈到金屬導(dǎo)體的距離參數(shù)有關(guān))。假定金屬導(dǎo)體是均質(zhì)的，其性能是線形和各向同性的，則線圈——金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的磁導(dǎo)率u、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r、線圈與金屬導(dǎo)體距離δ線圈激勵(lì)電流I和頻率ω等參數(shù)來(lái)描述。因此線圈的阻抗可用函數(shù)Z=F(u，σ，r，δ，I，ω)來(lái)表示。 如果控制u，σ，r，I，ω恒定不變，那么阻抗Z就成為距離的單值函數(shù)，由麥克斯韋爾公式，可以求得此函數(shù)為一非線形函數(shù)，其曲線為“S”型曲線，在一定范圍內(nèi)可以近似為一線形函數(shù)。通過(guò)前置器電子線路的處理，將線圈阻抗Z的變化，即頭部體線圈與金屬導(dǎo)體的距離δ的變化轉(zhuǎn)化成電壓或電流的變化。輸出信號(hào)的大小隨探頭到被測(cè)體表面之間的間距而變化，電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬物體的位移、振動(dòng)等參數(shù)的測(cè)量。