(高清版)GB∕T 38616-2020 納米定位與掃描平臺(tái)術(shù)語

ICS01.040.39納米定位與掃描平臺(tái)術(shù)語國家市場監(jiān)督管理總局國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)I Ⅲ 1 1 2 7ⅢGB/T38616—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由全國電子測量儀器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC153)提出并歸口。1GB/T38616—2020納米定位與掃描平臺(tái)術(shù)語1范圍本標(biāo)準(zhǔn)界定了納米定位與掃描平臺(tái)(以下簡稱平臺(tái))的術(shù)語定義。本標(biāo)準(zhǔn)適用于納米定位與掃描平臺(tái)產(chǎn)品參數(shù)的定義。2通用術(shù)語2.1壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器piezoactuator利用縱向壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的陶瓷元件。2.2柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)flexurehingemechanism利用材料彈性形變產(chǎn)生位移的一種特殊運(yùn)動(dòng)副，具有無機(jī)械摩擦、運(yùn)動(dòng)靈敏度高、位移分辨力高等a)直角型柔性鉸鏈b)橢圓形柔性鉸鏈圖1按橫截面切口形狀分類的柔性鉸鏈2.3納米定位與掃描平臺(tái)nanopositioningandscanningstage基于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)的具有納米量級定位和掃描功能的平臺(tái)。2.4用于制造平臺(tái)主體機(jī)械結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。2.5平臺(tái)尺寸stagesize表征平臺(tái)外部輪廓的幾何量。獨(dú)立的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)空間坐標(biāo)方向的數(shù)目。2.7速度穩(wěn)定性speedstability掃描過程中平臺(tái)保持恒定速度的能力。負(fù)載能力allowableload正常工作情況下，平臺(tái)載物面中心處允許負(fù)載的最大載荷。平臺(tái)運(yùn)行中位置與位移精度的穩(wěn)定性。有效帶寬effectivebandwidth輸出信號(hào)幅值衰減到輸入信號(hào)幅值3dB時(shí)對應(yīng)的頻率。靜態(tài)載荷下平臺(tái)抵抗變形的能力，用平臺(tái)在靜態(tài)載荷作用下的形變程度來衡量。諧振頻率resonantfrequency引起平臺(tái)發(fā)生諧振的一階固有頻率。開環(huán)控制openloopcontrol控制器與平臺(tái)之間只有順向作用而沒有反饋的控制。閉環(huán)控制closedloopcontrol反饋控制feedbackcontrol控制器與平臺(tái)之間既有順向作用又有反饋的控制。3檢測術(shù)語平臺(tái)軸向運(yùn)動(dòng)的最大直線行程。目標(biāo)位置targetposition平臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件按編程指令要達(dá)到的位置。實(shí)際位置actualposition平臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件按編程指令運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置時(shí)，所測得平臺(tái)的實(shí)際到達(dá)位置。平臺(tái)運(yùn)動(dòng)部件到達(dá)的實(shí)際位置與目標(biāo)位置之差，見式(1)。23GB/T38616—2020式中：X;;——平臺(tái)第j次到達(dá)第i個(gè)目標(biāo)位置的位置偏差；P;———平臺(tái)第j次向第i個(gè)目標(biāo)位置移動(dòng)時(shí)的實(shí)際位置測量值；P;———沿運(yùn)動(dòng)軸線選擇的目標(biāo)位置中的第i個(gè)特定位置。為大于或等于1的正整數(shù)。平臺(tái)以相同的方向沿軸線趨近某目標(biāo)位置的一系列實(shí)際測量數(shù)值。注：例如P;個(gè)或P;v,符號(hào)個(gè)表示從平臺(tái)定義的正方向趨近所得的數(shù)值，符號(hào)↓表示從平臺(tái)定義的負(fù)方向趨近所得的數(shù)值。平臺(tái)從正負(fù)兩個(gè)方向沿軸線趨近某目標(biāo)位置的一系列實(shí)際測量數(shù)值。準(zhǔn)確度accuracy平臺(tái)運(yùn)動(dòng)過程中，實(shí)際位移與目標(biāo)位移的一致程度。由n次單向趨近某一位置P;所得的實(shí)際位置測量值的算術(shù)平均值，見式(2)和式(3)?！璓個(gè)——從平臺(tái)定義的正方向趨近所得的某一位置的單向平均測量值；P;個(gè)——從平臺(tái)定義的正方向趨近所得的實(shí)際位置測量值；Pv——從平臺(tái)定義的負(fù)方向趨近所得的某一位置的單向平均測量值；P;v——從平臺(tái)定義的負(fù)方向趨近所得的實(shí)際位置測量值；n——測量次數(shù)。在相同測量條件下，對平臺(tái)同一目標(biāo)位置進(jìn)行連續(xù)n次單向重復(fù)定位所得實(shí)際測量值與平均測量值之間的一致程度，見式(4)和式(5)。式中：R個(gè)———從平臺(tái)定義的正方向趨近所得的某一位置的單向重復(fù)定位精度；P個(gè)———從平臺(tái)定義的正方向趨近所得的某一位置的實(shí)際位置測量值；P個(gè)——從平臺(tái)定義的正方向趨近所得的某一位置的單向平均測量值；n——測量次數(shù)。4式中：…………R;v——從平臺(tái)定義的負(fù)方向趨近所得的某一位置的單向重復(fù)定位精度；P;;v——從平臺(tái)定義的負(fù)方向趨近所得的某一位置的實(shí)際位置測量值；P從平臺(tái)定義的負(fù)方向趨近所得的某一位置的單向平均測量值；n——測量次數(shù)。某一位置的雙向平均測量值meanvalueofbidirectionallymeasuredposition由兩個(gè)方向趨近某一位置P;所得的單向平均測量值P;個(gè)和P;√的算術(shù)平均值，見式(6)?！?6)式中：3.11雙向重復(fù)定位精度bidirectionalpositioningrepeatability在相同測量條件下，對平臺(tái)同一目標(biāo)位置進(jìn)行連續(xù)n次雙向重復(fù)定位所得實(shí)際測量值與平均測量…………式中：R,——某一位置的雙向重復(fù)定位精度；P;——實(shí)際位置；P某一位置的雙向平均測量值；n--——測量次數(shù)。3.12從正負(fù)兩個(gè)方向趨近某一目標(biāo)位置時(shí)兩單向平均測量值之差，見式(8)。B;=P個(gè)-PV………(8)式中：沿軸向的各目標(biāo)位置的反向差值的絕對值中的最大值，見式(9)。B=max(|B;|)…………(9)式中：B-——軸向反向差值；5GB/T38616—2020B;———某一位置的反向差值。3.14遲滯誤差hysteresiserror在全行程下，軸向反向差值與軸向行程的百分比，見式(10)。式中：δH——遲滯誤差；B——軸向反向差值；…………線性度linearity在行程范圍內(nèi)，平臺(tái)實(shí)際位置偏離其擬合直線相應(yīng)位置的程度。注：表示為最大偏差與行程的百分比。位移分辨力positioningresolution在有效帶寬下，平臺(tái)沿軸向位移噪聲的均方根(RMS)值。注：平臺(tái)的位移分辨力與系統(tǒng)工作頻帶寬度相關(guān)，分為開環(huán)位移分辨力和閉環(huán)位移分辨力。通常以納米(nm)為單位。3.17角擺偏差angulardeviation平臺(tái)在軸向運(yùn)動(dòng)過程中的偏擺角δφ;、俯仰角8θ;和滾轉(zhuǎn)角δγ;的最大值。注：以x軸為運(yùn)動(dòng)軸的情況下，按照右手定則角擺偏差示意圖如圖2所示。圖2角擺偏差示意圖3.18在行程范圍內(nèi)，平臺(tái)在軸向運(yùn)動(dòng)過程中偏離運(yùn)動(dòng)軸線的程度。3.19平面度flatness在行程范圍內(nèi)，平臺(tái)在平面運(yùn)動(dòng)過程中偏離運(yùn)動(dòng)平面的程度。6GB/T38616—20203.20正交誤差orthogonalityerror平臺(tái)兩正交運(yùn)動(dòng)軸X'Y'實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的正交程度，用X'Y′夾角α與90°之間的角度偏差表示。如圖3所示。圖3平臺(tái)正交誤差示意圖3.21階躍響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間settlingtime平臺(tái)定位運(yùn)動(dòng)時(shí)從零開始到進(jìn)入目標(biāo)位置穩(wěn)態(tài)誤差值為2%的誤差帶時(shí)所需要的時(shí)間。注：典型階躍響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間示意圖如圖4所示。圖4典型階躍響應(yīng)曲線示意圖7漢語拼音索引B閉環(huán)控制………2.14C遲滯誤差………3.14D單向測量值………3.5單向重復(fù)定位精度………………3.9F反饋控制………2.14反向差值………3.12負(fù)載能力…………2.8J角擺偏差………3.17階躍響應(yīng)穩(wěn)定時(shí)間……………3.21靜態(tài)剛度………2.11K開環(huán)控制………2.13M某一位置的單向平均測量值……3.8某一位置的雙向平均測量值…3.10目標(biāo)位置…………3.2N納米定位與掃描平臺(tái)……………2.3P平面度…………3.19平臺(tái)材料…………2.4平臺(tái)尺寸…………2.5平臺(tái)穩(wěn)定性………2.9平臺(tái)運(yùn)動(dòng)維度……2.6R柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)……2.2S實(shí)際位置…………3.3雙向測量值………3.6雙向重復(fù)定位精度……………3.11速度穩(wěn)定性………2.7W位移分辨力……3.16位置偏差…………3.4X線性度…………3.15諧振頻率………2.12Y壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器…………………2.1有效帶寬………2.10Z正交誤差………3.20直線度…………3.18軸向反向差值…………………3.13軸向行程…………3.1準(zhǔn)確度……………3.78GB/T38616—2020英文對應(yīng)詞索引Aaccuracy……………………………3.7actualposition………………………3.3allowableload………………………2.8angulardeviation…………………3.17axialrange…………………………3.1axialreversaldeviation…………………………3.13Bbidirectionalmeasurementvalue…………………3.6bidirectionalpositioningrepeatability………………………3.11Cclosedloopcontrol………………2.14Eeffectivebandwidth………………2.10Ffeedbackcontrol…………………2.14flatness………………3.19flexurehingemechanism…………………………2.2Hhysteresiserror……………………3.14Llinearity…………………………3.15Mmeanvalueofanunidirectionallymeasuredposition…………………………3.8meanvalueofbidirectionallymeasuredposition……………3.10Nnanopositioningandscanningstage…………2.30openloopcontrol…………………2.13orthogonalityerror………………3.20Ppiezoactuator………………