2022-10-14 20:02:48, 市场部 杭州仰仪科技有限公司
预览
本文利用等温量热仪对光栅尺的发热特性进行了研究,测定得到了光栅尺读数头在正常工况下的实时发热功率。
前言
光栅尺,也被称为光栅尺位移传感器,是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置,用于直线位移或者角位移的高精度检测,具有检测范围大、检测精度高、响应速度快等特点。光栅尺常被应用于精密设备的伺服系统中,如光刻机工作台、超高精度机床(数控机床)和先进科学仪器等。
高精度光栅尺是光刻机或高端机床实现超高定位精度和加工精度的基础。而光栅尺的测量精度除了与制造工艺有关外,还受到器件自身热膨胀系数的影响。读数头发热、环境温度变化或附近存在热源都可能引起光栅尺在工作中发生热膨胀,引入热误差,导致光栅尺难以达到标称精度。据报道,热误差占测量总误差的40-70%[1], 从而迫切需要通过热管理或误差补偿系统进行热误差控制。其中,光栅尺读数头的发热功率是进行热管理设计的重要数据之一。
由于读数头内部具有LED光源,其发热功率测量无法直接采用适用于常规电子器件的热功耗计算法。同时,读数头发热功率低(<100mW)、量热精度要求高、测试条件苛刻等难点致使常规测量方法难以满足要求。针对上述问题,本文利用仰仪科技BIC-400A等温量热仪,并基于仪器独有的热流测量模式准确测定了读数头的发热功率,为此类精密器件的热测量提供了一种全新的解决方案。
实验部分
1. 样品准备
样品:海德汉光栅尺×2
2. 实验条件
实验仪器:仰仪科技BIC-400A等温量热仪、恒流源
工作模式:热流法
实验温度:22℃
采样频率:1Hz
光栅尺供电电压:12V
图1 (a)光栅尺读数头及(b) BIC-400A等温量热仪示意图
3.测试过程
(1)将两个同样的读数头分别按照图2所示的方式进行组装,并放置于等温量热腔内,其中一个样品作为参比;
(2)设置实验参数,等待仪器自动控温至预设实验温度;
(3)将实验侧样品连接电源进行工作。仪器测定样品与参比之间的温差变化,并根据换算得到样品实时发热功率。
图2 等温量热仪量热腔体及装样示意图
实验结果
测量结果如图3与表1所示,该读数头的产热功率约为67mW,3次测试重复性优于1%。另外,绿色阴影区域为量热仪实测得到的产热功率变化,蓝色区域为推测的读数头真实产热功率。由于样品自身的热容以及读数头至冷板的导热路径上存在热阻,实测数据存在一定的热滞后现象。根据被测系统的传热特性,可以利用一阶校准公式对热滞后进行修正。
图3 读数头实时产热功率测量结果
表1 读数头量热结果汇总
结论
BIC-400A 等温量热仪能够准确测定光栅尺读数头的产热功率,帮助研究人员进行热管理设计,保证光栅尺的测量精度。上述测量方法同样适用于其他精密电子器件的热测量。
参考文献
[1]王维,杨建国.基于插值算法的数控机床复合误差补偿技术[J]. 上海交通大学学报,2014,48(1):12-15.
联系电话:400-117-8708
05-30 衡昇质谱
活动邀请|TA仪器2024走进高校应用宣讲无锡场火热报名中05-29
因美纳发布 2023 年度企业社会责任报告05-29
Nature Portfolio | 探索胚胎早期发育过程的新体系05-28
LC/MS数据自动峰追踪05-28 ACD/Labs
血液专题| 糖基化——血液标志物的新风向05-28
聚力真空技术,赋能行业发展——2024科学仪器开发者大会“真空技术论坛暨中科科仪地区用户会”融合创新举办05-28
从Microtrac到Microtrac MRB,再到Microtrac的创新与守成——访麦奇克全球销售总监05-27 大昌华嘉
碳酸钙的电声特性05-27 大昌华嘉
邀请函 | 2024中国涂料油墨峰会暨展览会05-27 大昌华嘉
DWS微流变学用于化妆品配方设计—Rheolab应用05-27 大昌华嘉
土壤/植物样品中碳、氮含量以及TOC总有机碳含量测定05-27 大昌华嘉
网络研讨会 | 欢迎来到百欧林(Biolin)用户日2024!05-27 大昌华嘉
网络研讨会 | Turbiscan稳定性分析仪如何改善现代食品和饮料以满足未来需求05-27 大昌华嘉
安捷伦与香港浸会大学合作成立联合实验室05-27
群英荟萃 Park葳蕤: Park 出席半导体先进技术大会展示Park原子力显微镜在化合物半导体应用05-27 Park原子力显微镜
ProteoSil生物用液相色谱柱重磅上市!—解决易吸附金属配位物的拖尾问题05-27 技尔GL Sciences
又一标准发布并实施!天隆参与!05-27
罕与光™公益项目持续扩大受益面,为更多罕见病家庭点亮希望之光05-27
官宣!连华科技新官网正式上线,体验再升级05-24