[发明专利]微纳级电磁栅尺及其制造装置及制造方法及位移检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微纳级电磁栅尺及其制造装置及方法及位移检测系统，属于微纳级位移传感监测工具制造领域。

背景技术

高压静电纺丝技术，是国内外最近十几年发展起来的用于制备超细纤维的重要方法。电纺丝技术最早由Formhzls在1934年提出，随后Taylor等人于1964年对静电纺丝过程中带电聚合物的变形提出了泰勒锥这一概念，直到上个世纪90年代人们开始广泛关注电纺丝技术。孙道恒等人于2006年提出了近场电纺直写技术，近场电纺直写技术具有可靠的沉积精度，且参数可控，为电纺纳米纤维产业开拓了一种新的方法。

早期的结构型敏感元件利用物质的机械尺寸或形状受外界环境引起的变化来探测外界物质世界的参量。1860年，自从人类发明了利用铜线圈电阻变化检测温度开始，解开了人类对传感器研究的序幕。随着电子技术的进步出现了热敏电阻、热电偶等电子原件。20世纪70年代，微电子技术促进了各种半导体传感器的发展。80年代初期，集成传感器和只能传感器成为了电感器的主流，他们主要是充分采用了微电子技术和集成电路技术的发展。90年代开始，微电子技术的进步促进了微机械技术（MEMS）的兴起和发展。

电感式传感器是利用电磁感应原理将被测非电量（如位移、压力、流量、振动等）转换成线圈自感系数L或互感系数M的变化，再经过测量电路转换为相应电压或电流的变化量输出，从而实现非电量到电量的转换和测量。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种微纳级电磁栅尺。本发明的微纳级电磁栅尺是基于电感效应的微纳级电磁栅尺，能够进行纳米级别的位移测量，具有良好的测量精度。

本发明的另一目的在于提供一种设计合理，结构简单的操作方便的微纳级电磁栅尺的制造装置。

本发明的另一目的在于提供一种操作方便的微纳级电磁栅尺的制造方法。

本发明的另一目的在于提供一种检测简单方便的微纳级电磁栅尺的位移检测系统。

本发明的技术方案是：本发明的微纳级电磁栅尺，包括有不导电基板、联通电纺导电纳米纤维线、不导电有机聚合物薄膜，在不导电基板上沉积有规则排列的联通电纺导电纳米纤维线，这些联通导电纳米纤维线作为电纺电磁栅刻线，且在沉积有规则排列的联通导电纳米纤维线的基板面上覆盖一层不导电有机聚合物薄膜，不导电有机聚合物薄膜可以保护电纺电磁栅刻线。

上述规则排列的联通电纺导电纳米纤维线由多个周期的曲线段构成。

上述曲线段为S形,联通电纺导电纳米纤维线的排列为方正的S型。

上述联通电纺导电纳米纤维线分布均匀且平行排布；且规则排列的联通电纺导电纳米纤维线接通微电流电源，纤维线内部产生定向电流。并在磁性薄膜上录磁制成磁栅尺。

上述联通电纺导电纳米纤维线是通过阵列喷头近场电纺直写形成,是用高分子聚合物电纺沉积而成，不导电有机聚合物薄膜是不导电高分子聚合物薄膜。

本发明微纳级电磁栅尺的制造装置，包括有XY平面运动平台、Z轴运动导轨、纺丝喷针、注射器、注射泵、高压电源、高压电源控制器、注射泵控制器、Z轴运动控制器、XY运动平台控制器、电纺控制器、微电流检测器,其中XY平面运动平台用于固定基板，并提供XY平面方向的相对运动；Z轴运动导轨用于提供Z方向的距离控制；用于实施电纺的纺丝喷针装设在用于为电纺提供聚合物材料的注射器的下端，用于为注射器提供推力的注射泵装设在注射器的上端，注射泵与注射泵控制器连接，注射泵控制器用于控制注射泵的工作状态；高压电源用于为纺丝喷针提供电压，且高压电源与高压电源控制器连接，高压电源控制器用于控制高压电源的工作状态；用于控制Z轴运动导轨的运动状态的Z轴运动控制器与Z轴运动导轨的驱动装置连接；用于控制XY平面运动平台的工作状态的XY平台运动控制器与XY平面运动平台的驱动装置连接；用于检测电纺电流参数的微电流检测器装设在平面运动平台的旁侧，微电流检测器将检测的电纺电流参数反馈给用于确定电纺状态并调节电纺参数的电纺控制器，高压电源控制器、注射泵控制器、Z轴运动控制器、XY运动平台控制器与电纺控制器连接，电纺控制器用于在生产制造中协调控制高压电源控制器、注射泵控制器、Z轴运动控制器、XY运动平台控制器的控制状态。可以通过调节电纺参数，选择栅线宽度。

本发明基于电感效应的微纳级电磁栅尺制造方法，包括以下步骤：

16)制作尺坯:切割一块基板，并清洗干净；

17)电纺S型栅线:在基板上通过近场电纺的方法，直写沉积出规则排列的联通导电纳米纤维线，这些联通导电纳米纤维线作为电纺电磁栅刻线；