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随着精密工程与微机械技术的发展,具有精密微深内腔结构特征的高性能发动机等现代技术产品需求日益迫切,对该类精密微深内腔结构的尺度和形貌进行高精度检测的问题亟待解决。探针传感式测量方法被认为是实现微深内腔尺度高精度测量最有效的方式之一,然而现有探针传感方法存在探针传感器初级放大倍率低、测量链复杂及测量深径比小等问题,难以对具有大深径比的微深内腔构件进行精密测量,严重制约了微深内腔加工工艺的提高以及相关技术领域的发展。本论文“基于微焦准直的微深内腔尺度超精密测量方法研究”针对上述问题,从点光源准直光路的位移传感机理出发,提出一种基于微焦准直的微深内腔尺度传感方法,并进行相关的机理分析、传感器设计以及实验验证,论文的主要创新性研究内容如下:1.提出了一种基于微焦准直的探针位移传感方法。将光纤探针测杆作为具有微米量级焦距的圆柱准直透镜使用,搭建点光源微焦准直成像光路,在较短空间内获得了具有超高放大倍率的二维位移传感,实现了一种具有纳米级分辨力的光纤探针位移传感方法,克服了现有探针传感器初级放大倍率低于50倍的不足。利用半径为22μm的光纤探针测杆搭建的点光源微焦准直成像光路,对光纤探针测杆位移的放大倍率可达10000倍以上,位移分辨力达1 nm。2.成功研制了一种基于微焦准直原理的微深内腔传感器样机。将所研制的微深内腔传感器样机装配到测长机上,测量了标称直径为Ф0.3 mm、Ф0.5 mm和Ф0.7 mm的微孔直径,测量结果的重复性达0.03μm,测量结果的扩展不确定度达U=0.14μm(k=2)。基于微焦准直的微深内腔尺寸传感方法克服了现有探针位移传感技术中存在的难题,大幅度提高了光纤探针传感器的初级位移放大倍率,可探测直径为Ф0.1 mm的微孔,测量深度可达5 mm,尤其适用于尺度在Ф1.0 mm ~Ф0.1 mm、深径比在1~50的微深内腔尺寸的超精密测量和校准。