检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2025年第5期61卷 13-25页

作者：吴剑威王继尧郑健赵鹏越高席丰温众普哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所哈尔滨150001 超精密仪器技术及智能化工业和信息部重点实验室哈尔滨150080 北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心北京100124

随着气体静压润滑技术的不断发展及兼容真空工作环境的迫切需求,基于密封设计的真空气体静压轴承已成为近年来的研究热点之一。因其具有高动态、低摩擦、高精度和无污染等优势,在精密加工、检测等领域有着良好的应用前景。从真空气体润... 详细信息

随着气体静压润滑技术的不断发展及兼容真空工作环境的迫切需求,基于密封设计的真空气体静压轴承已成为近年来的研究热点之一。因其具有高动态、低摩擦、高精度和无污染等优势,在精密加工、检测等领域有着良好的应用前景。从真空气体润滑方式、结构优化及实验研究等三方面入手,详述了真空气体静压轴承的国内外研究现状。对比了真空气体静压轴承相较于传统气体轴承的优缺点,同时归纳了真空气体静压轴承的常规密封方法及高效抽排方式。在此基础上分析了真空气体静压轴承在设计中存在的支承特性、结构设计、加工工艺等关键技术问题,并对真空气体轴承未来发展趋势进行了初步展望,为真空气体静压轴承的设计提供相应依据。

关键词：真空气体静压轴承轴承密封静态特性结构优化实验研究

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微结构参数对静压气体导轨节流系数和转动刚度的影响

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机械工程学报 2021年第3期57卷 87-97页

作者：温众普吴剑威范芯蕊谭久彬哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所哈尔滨150001 超精密仪器技术及智能化工业和信息部重点实验室哈尔滨150080

小型复合节流静压气体导轨是保证光刻机高速运动和精确定位的关键部件。为提升导轨的承载力及刚度,在工作面常增加浅腔和沟道等微结构,但微结构对导轨的力学特性、特别是转动刚度的影响一直不清晰。采用网络自适应方法研究了微结构的四... 详细信息

小型复合节流静压气体导轨是保证光刻机高速运动和精确定位的关键部件。为提升导轨的承载力及刚度,在工作面常增加浅腔和沟道等微结构,但微结构对导轨的力学特性、特别是转动刚度的影响一直不清晰。采用网络自适应方法研究了微结构的四个主要参数的影响,以此为依据归纳拟合出修正节流系数,建立了带有修正节流系数的导轨性能半解析模型,揭示了微结构参数微米量级变化对导轨性能的影响规律。以转动刚度最优、兼顾承载力和刚度为原则,归纳了各微结构参数的选取表达式,用于指导同类型静压气体导轨的设计。以光刻机可变狭缝系统为例,采用提出的修正节流系数及微结构选取方法对下层导轨进行设计。试验表明,转动刚度达到10.3×10^(3)N·m/rad,可以满足高速可变光阑加速扫描运动的需求,验证了方法的准确有效性。

关键词：静压气体导轨微结构转动刚度节流系数网络自适应

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空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪

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光学精密工程 2019年第8期27卷 1727-1736页

作者：邢旭常笛胡鹏程谭久彬哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所&超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学)

为了实现平面二自由度位移测量,设计并搭建了空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪,并对所设计的光栅干涉仪的光学结构、测量原理、面内旋转安装误差补偿等进行了研究。基于平面光栅衍射特性和空间分离式外差光栅干涉结构设计并搭建了... 详细信息

为了实现平面二自由度位移测量,设计并搭建了空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪,并对所设计的光栅干涉仪的光学结构、测量原理、面内旋转安装误差补偿等进行了研究。基于平面光栅衍射特性和空间分离式外差光栅干涉结构设计并搭建了具有对称性的测头光路,结合实际光学器件的特点,利用琼斯矩阵分析了二自由度测量原理与显著降低周期非线性误差的特性。通过实验测定了光栅面内旋转安装误差以便于应用旋转矩阵对测量数据进行解耦。随后利用矩形和圆形轨迹分别验证了两测量轴在各自和同时运动的情况下,所设计的平面光栅干涉仪的测量能力。实验结果表明,在解耦补偿0.350°的光栅实际面内旋转安装误差的前提下,该空间分离式外差二自由度平面光栅干涉仪能够实现压电位移台30μm内的位移测量,主要由机械振动等因素引起的误差不超过0.15μm。本研究将空间分离式外差光栅干涉仪的测量维度拓展到了平面二自由度。

关键词：光栅干涉空间分离外差干涉二自由度位移测量

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复合材料板的空耦超声Lamb波原位应力测量方法

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仪器仪表学报 2023年第8期44卷 100-108页

作者：王丙泉赵勃哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所哈尔滨150080 哈尔滨工业大学超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室哈尔滨150080

为了实现大部件复合材料板的原位应力测量,提出了基于Lamb波的复合材料板空气耦合超声应力测量方法。目前,由于空耦超声换能器声阻抗的严重不匹配导致能量损失严重、空耦超声信号较为微弱,在声学特征准确提取上难度较大。与此同时,空耦... 详细信息

为了实现大部件复合材料板的原位应力测量,提出了基于Lamb波的复合材料板空气耦合超声应力测量方法。目前,由于空耦超声换能器声阻抗的严重不匹配导致能量损失严重、空耦超声信号较为微弱,在声学特征准确提取上难度较大。与此同时,空耦超声Lamb波应力测量方法在复合材料中的应用仍处于理论与实验的探索阶段。通过实验方法探究碳纤维复合材料的Lamb波声弹性效应规律。根据复合材料板相速度与最佳入射角频散特性分析确定了空耦超声换能器的中心频率与相对纯净A0模态Lamb波的激励方式,使空耦超声Lamb波具有较好的信噪比,保证声时提取的准确度。为了验证所提出方法的有效性,分别沿着0°、15°、30°、45°、60°、75°以及90°纤维方向获得7个不同的拉伸试样进行应力测量。实验结果表明,在0~100 MPa范围内测量误差小于±8.1 MPa,测量重复性为7.5 MPa。该方法在测量精度和测量重复性等方面具有显著优势,可为大部件复合材料板的原位应力测量提供一种先进可行的技术。

关键词：复合材料板原位应力测量空气耦合超声 Lamb波

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基于等效磁路法的电磁力发生器单磁路优化设计

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振动与冲击 2023年第12期42卷 309-316页

作者：李伟崔俊宁邹丽敏汪志胜哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所哈尔滨150080 哈尔滨工业大学超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室哈尔滨150080

单磁路电磁力发生器在音圈执行器和振动计量等领域具有广泛的应用,其关键是通过合理的结构设计在磁路气隙中产生具有高分布均匀性的强磁场。提出一种基于等效磁路法的电磁力发生器单磁路解析模型及结构优化设计方法,以典型单磁路为研究... 详细信息

单磁路电磁力发生器在音圈执行器和振动计量等领域具有广泛的应用,其关键是通过合理的结构设计在磁路气隙中产生具有高分布均匀性的强磁场。提出一种基于等效磁路法的电磁力发生器单磁路解析模型及结构优化设计方法,以典型单磁路为研究对象,基于等效磁路原理和集总参数法建立了气隙磁感应强度分布关于结构尺寸的解析理论模型,并采用有限元仿真验证了理论模型的正确性,二者相对误差约为2.5%,且理论计算较有限元仿真可提高约2000倍的计算效率。分析了各结构尺寸对气隙平均磁感应强度及其分布不均匀性的影响,并通过优化设计获得了较优的结构参数。优化分析结果表明,采用该方法可将气隙平均磁感应强度提升约150%,磁感应强度分布不均匀性减小约29%。

关键词：单磁路气隙理论模型优化设计

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外差激光干涉仪周期非线性误差形成机理与补偿方法

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哈尔滨工业大学学报 2020年第6期52卷 126-133页

作者：王越胡鹏程付海金杨宏兴杨睿韬谭久彬哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所哈尔滨150080 精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150080

针对纳米级周期非线性误差制约外差激光干涉仪使其不能适应下一代超精密装备制造与重大科学工程提出的亚纳米乃至皮米测量精度需求的问题,分析了外差激光干涉仪中两类周期非线性误差的形成机理,并对周期非线性误差的补偿方法进行了研究... 详细信息

针对纳米级周期非线性误差制约外差激光干涉仪使其不能适应下一代超精密装备制造与重大科学工程提出的亚纳米乃至皮米测量精度需求的问题,分析了外差激光干涉仪中两类周期非线性误差的形成机理,并对周期非线性误差的补偿方法进行了研究.结果表明:第1类周期非线性误差是由于双频激光不能完全分离引起双频激光交叉混叠,进而导致的周期非线性误差,该误差幅度可从数纳米到数十纳米;第2类周期非线性误差是由于测量光束在光学界面产生了具有多阶多普勒频移特征的虚反射光束,进而引入的周期非线性误差,该误差幅度可从数皮米至数纳米.对于第1类周期非线性误差,现有误差补偿方法,如椭圆拟合法等,可将其抑制至0.1 nm量级,特别是空间分离式外差激光干涉仪则从原理上完全消除了这一类误差;而对于第2类误差,通过降低虚反射率和空间滤波可以将第2类误差降低至数十皮米到数百皮米,剩余误差尚不能完全满足皮米测量的精度需求,亟待发明新的误差抑制或补偿技术.

关键词：外差激光干涉测量周期非线性误差双频交叉混叠虚反射误差补偿方法

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基于导通角调节的双足式尺蠖电机驱动

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光学精密工程 2020年第2期28卷 363-371页

作者：赵勃史维佳王丙泉亓雪谭久彬哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所黑龙江哈尔滨150080 超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 黑龙江哈尔滨150080

为了解决尺蠖电机难以兼顾高速和高精度的问题,提出一种基于导通角调节的驱动方法,对V形双足式尺蠖电机的机电耦合模型、驱动方法和运动机理等进行了研究。根据设计的V形双足式尺蠖电机结构建立其机电耦合模型,基于导通角调节确定尺蠖... 详细信息

为了解决尺蠖电机难以兼顾高速和高精度的问题,提出一种基于导通角调节的驱动方法,对V形双足式尺蠖电机的机电耦合模型、驱动方法和运动机理等进行了研究。根据设计的V形双足式尺蠖电机结构建立其机电耦合模型,基于导通角调节确定尺蠖电机驱动方法。分析V形双足式尺蠖电机运动机理,并搭建实验平台进行实验验证。实验结果表明:在一定允许误差的范围内,实验结果与理论推导相符,验证了驱动方法的合理性与可行性。引入导通角,最小步距由500 nm降低到330 nm,降低了34%;通过同时调节频率f和导通角α,可使电机具备0.5 mm/s的最大驱动速度和330 nm的最小步距的能力。引入变量导通角α,成功实现了电机步距和驱动速度的独立调节。

关键词：双足尺蠖电机机电耦合模型驱动方法运动机理

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高精度轴对称非球面反射镜轮廓测量方法(特邀)

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红外与激光工程 2022年第9期51卷 114-121页

作者：范芯蕊刁晓飞吴剑威康岩辉哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所黑龙江哈尔滨150080 超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 黑龙江哈尔滨150080 中国计量科学研究院北京100029

为实现轴对称非球面反射镜轮廓的高精度、可溯源测量,建立了非球面测量轨迹的数学模型,提出了一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用分离式计量框架结构,有效减少了跟踪扫描模块运动对测量精度的影响;测头采用集... 详细信息

为实现轴对称非球面反射镜轮廓的高精度、可溯源测量,建立了非球面测量轨迹的数学模型,提出了一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用分离式计量框架结构,有效减少了跟踪扫描模块运动对测量精度的影响;测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统,保证测头精度的同时更有利于实现复杂面形轮廓的跟踪扫描运动;设计扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准的运动模块,实时跟踪扫描运动机构的位置信息,提高测头空间定位精度并使其测量值能溯源到“米”定义。搭建测量装置测试该方法的准确测量精度,试验结果表明,测量误差小于0.2μm,重复性精度为70 nm,测量精度达到亚微米级。

关键词：面形检测非球面非接触测量干涉测头

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面向大振幅、长周期振动校准的零差正交激光干涉测振方法

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红外与激光工程 2021年第6期50卷 217-224页

作者：崔俊宁李伟边星元朱刚何张强邹丽敏哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所黑龙江哈尔滨150080 超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工业大学) 黑龙江哈尔滨150080 北京航天计量测试技术研究所北京100076

针对零差正交干涉测量应用于超低频超大振幅标准振动台性能测试时非正交相移误差补偿困难、所需采样率极高的问题,提出了一种欠采样零差正交激光干涉测振方法。在设计消偏振分光测量光路的基础上,提出波片偏航调整方法,进行非正交相移... 详细信息

针对零差正交干涉测量应用于超低频超大振幅标准振动台性能测试时非正交相移误差补偿困难、所需采样率极高的问题,提出了一种欠采样零差正交激光干涉测振方法。在设计消偏振分光测量光路的基础上,提出波片偏航调整方法,进行非正交相移误差的硬件实时补偿;提出基于运动状态预估的卡尔曼正交信号解调算法,对深度欠采样的干涉条纹进行相位信号解调,以大幅降低所需的采样率及产生的数据量。实验和仿真结果表明,文中方法可大幅降低零差正交干涉的非正交相移误差及其对波片角度偏差的灵敏度,且在测量超低频振动时,卡尔曼正交信号解调算法所需的采样率和每通道数据采集点数降低至奈奎斯特采样定理的0.056%。文中提出的欠采样零差正交激光干涉测振方法较好地满足超低频超大振幅标准振动测试的需求。

关键词：零差正交干涉测振方法非正交相移误差欠采样卡尔曼正交信号解调振动校准

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超精密高速激光干涉位移测量技术与仪器

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激光与光电子学进展 2022年第9期59卷 295-309页

作者：杨宏兴付海金胡鹏程杨睿韬邢旭于亮常笛谭久彬哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对微电子光刻机等高端装备中提出的超精密、高速位移测量需求,哈尔滨工业大学深入探索了传统的共光路外差激光干涉测量方法和新一代的非共光路外差激光干涉测量方法,并在高精度激光稳频、光学非线性误差精准抑制、高速高分辨力干涉信... 详细信息

针对微电子光刻机等高端装备中提出的超精密、高速位移测量需求,哈尔滨工业大学深入探索了传统的共光路外差激光干涉测量方法和新一代的非共光路外差激光干涉测量方法,并在高精度激光稳频、光学非线性误差精准抑制、高速高分辨力干涉信号处理等多项关键技术方面取得持续突破,研制了系列超精密高速激光干涉仪,激光真空波长相对准确度最高达9.6×10^(-10),位移分辨力为0.077 nm,光学非线性误差最低为13 pm,最大测量速度为5.37 m/s。目前该系列仪器已成功应用于我国350 nm至28 nm多个工艺节点的光刻机样机集成研制和性能测试领域,为我国光刻机等高端装备发展提供了关键技术支撑和重要测量手段。

关键词：光学设计与制造激光干涉超精密高速位移测量

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