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石英摆片几何参数自动化检测方法及装置研究

王静 陈晓磊 董清宇 张国锐 崔璨

王静,陈晓磊,董清宇,等. 石英摆片几何参数自动化检测方法及装置研究[J]. 计量科学与技术,2024, 68(10): 58-65 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0034
引用本文: 王静,陈晓磊,董清宇,等. 石英摆片几何参数自动化检测方法及装置研究[J]. 计量科学与技术,2024, 68(10): 58-65 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0034
WANG Jing, CHEN Xiaolei, DONG Qingyu, ZHANG Guorui, CUI Can. Research on Automated Detection Methods and Device for Geometric Parameters of Quartz Pendulous Reeds[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0034
Citation: WANG Jing, CHEN Xiaolei, DONG Qingyu, ZHANG Guorui, CUI Can. Research on Automated Detection Methods and Device for Geometric Parameters of Quartz Pendulous Reeds[J]. Metrology Science and Technology. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0034

石英摆片几何参数自动化检测方法及装置研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2024.0034
基金项目: 国家重点研发计划(2022YFB4601304)。
详细信息
    作者简介:

    王静(1987-),北京航天控制仪器研究所高级工程师,研究方向:精密检测,邮箱:512034980@qq.com

  • 中图分类号: TB921

Research on Automated Detection Methods and Device for Geometric Parameters of Quartz Pendulous Reeds

  • 摘要: 石英挠性加速计是惯性导航系统的基本测量元件,用来测量系统的线加速度。由于石英挠性加速度计具有高精度、高灵敏度、高稳定性等优点,在航天航空领域有着广泛应用。石英摆片是石英挠性加速计的核心敏感元件,它能通过石英摆片的敏感性能获得被测物体的加速度等物理信息。石英摆片的加工精度决定了石英挠性加速计的性能优劣,因此对石英摆片的几何参数检测十分必要。介绍了一种石英摆片几何参数自动化检测装置。利用该系统,提出了基于光谱共焦传感器的石英摆片厚度、台阶高度、下垂量的测量方法。针对不同几何参数测量方法,分析了其测量的不确定性。通过对石英摆片几何参数进行测量,实验表明:该装置具有操作简便、精度高等优点,可实现石英摆片几何参数自动化检测,极大地提高了检测效率,对石英摆片几何参数的自动化检测有着深远的意义。
  • 图  1  石英挠性加速计的组成

    Figure  1.  Composition of the quartz flexible accelerometer

    图  2  石英摆片

    Figure  2.  Quartz pendulous reed

    图  3  色差透镜偏差现象

    Figure  3.  Deviation phenomenon of chromatic aberration lens

    图  4  光谱共焦测量原理

    Figure  4.  Principle of chromatic confocal measurement

    图  5  摆片厚度和台阶高度的测量方式

    Figure  5.  Measuring method for thickness and step height of the quartz pendulous reed

    图  6  下垂量的测量方式

    Figure  6.  Measuring method for droop of the quartz pendulous reed

    图  7  测量装置的组成

    Figure  7.  Composition of the measuring instrument

    图  8  运动平台外观结构

    Figure  8.  Appearance of the motion platform

    图  9  检测工装外观结构

    Figure  9.  Appearance of the inspection tool

    图  10  软件主界面

    Figure  10.  Main interface of the software

    图  11  检测流程图

    Figure  11.  Flowchart of the measuring system

    图  12  检测路径图

    Figure  12.  Measurement path diagram

    图  13  检测装置外形

    Figure  13.  Appearance of the measuring instrument

    图  14  系统标定实验

    Figure  14.  Calibration experiment of the measuring system

    图  15  Φ22.2 mm摆片测量结果

    Figure  15.  Measurement results of the Φ22.2 mm quartz pendulous reed

    表  1  系统标定实验结果

    Table  1.   Results of the calibration experiment

    序号 标准量块高度/mm 系统测量高度/mm 差值/μm
    1 1.00000 0.99975 0.25
    下载: 导出CSV

    表  2  对比实验结果

    Table  2.   Results of the comparative experiment

    测量参数 测量方式 测量均值/mm 测量时长
    摆片厚度 千分尺 0.781 ~10 s/片
    自动化测量装置 0.7845 ~5 s/片
    台阶高度 光切显微镜 0.022 ~3 min/片
    自动化测量装置 0.0201 ~1 min/片
    下垂量 万能工具显微镜 1.968 ~2 min/片
    自动化测量装置 1.9646 ~0.5 min/片
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-31
  • 录用日期:  2024-04-01
  • 修回日期:  2024-08-06
  • 网络出版日期:  2024-08-13

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