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光學系統裝配集成時難免存在位置誤差，為了達到理想的補償效果，需要調節(jié)機構調整光學元件的位置。電容位移傳感器(簡稱傳感器) 因為具有信噪比大和靈敏度高等優(yōu)點，在精密位移檢測中被廣泛應用。但是，由于加工制造和運輸等因素的影響，傳感器的實際特性與理論特性間存在一定的差距，使得測量結果存在誤差，不能保證光學元件位移補償量的準確性，從而影響光學系統像質補償效果。為了減小測量誤差，一方面是對傳感器制造工藝和運輸過程進行更加嚴格的質量控制；另一方面是對傳感器進行標定補償計算以提高其測量精度。本文提出一種高精度位移傳感器在線標定方法，搭建了一種運動軸、測量軸和傳感軸三軸共線的標定平臺，從測量原理上消除阿貝誤差。標定補償計算后傳感器的線性度由0． 04714% 提高至0.00484% ，標定后的傳感器滿足高精度光學系統調節(jié)機構使用要求。

1. 標定平臺的組成及工作原理

設計的標定平臺單軸激光干涉儀( 簡稱干涉儀) ，發(fā)出的入射光通過微位移調節(jié)機構(簡稱機構) 上的通光孔入射到50%分光鏡處，然后經過分光鏡分成2路，一路入射光經過參考角反射鏡后返回，光程為Δ₁；其中，參考角反射鏡和分光鏡連接，并且與干涉儀光軸在同一直線上；另一路入射光經過測量角反射鏡后返回，光程為Δ₂；其中，測量角反射鏡與支撐座連接到機構的左端，且測量角反射鏡和分光鏡所在直線與干涉儀光軸方向垂直；兩路反射光最后經過通光孔再回到干涉儀；當驅動器穿過導向孔頂推導向機構作水平方向的直線運動時，Δ₂ 的讀數改變；同時，傳感器與被測面之間的距離 d也隨之改變；以激光干涉儀的讀數為基準，對傳感器在線標定補償計算。該標定方法從測量原理上消除阿貝誤差，標定后的傳感器線性度好。

2.基于柔度矩陣法的微位移調節(jié)機構設計

考慮現有驅動器的最大驅動力為40N，為了實現500μm 以上的行程，必須合理設計機構的輸出柔度。為減小運動誤差，采用了由連桿和圓弧柔性鉸鏈構成的對稱平行四邊形機構。下面通過分析單個鉸鏈變形與外載荷之間的關系，推導鉸鏈的柔度系數，然后合成柔度矩陣，進而推導機構的輸出柔度。

3.結 論

本文提出了一種高精度電容位移傳感器的在線標定方法，搭建了一個運動軸、測量軸和傳感軸三軸共線的標定平臺，從測量原理上消除了阿貝誤差?；谌岫染仃嚪ㄔO計的微位移調節(jié)機構的柔度為 13.585μm/N，運動行程達到543.4μm，分辨率約為10mm。傳感器經過標定補償計算后，其線性度指標由原來的 0.04714% 提高至 0.00484% ，測量精度明顯改善。該線性度標定方法精度高，標定平臺易于制造，標定后的傳感器能夠滿足光學系統位移調節(jié)機構使用要求。