时栅科技

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时栅原理

高精度*高分辨率 | 高运动速度*高动态响应 | 高可靠性*绝对定位能力

原创思想发展历程技术优势

原创思想

时间量是人类目前测量精度最高的物理量，比空间高六个数量级。国际单位制中“米”是用时间来定义，最高长度基准溯源到时间。

1996年彭东林教授提出“通过构建一种高匀速的运动作为参考系，利用时间上的时刻比较来实现位移测量”，形成了“利用时间脉冲构成空间位移测量基准”的原创学术思想和“时栅传感”重大技术发明。通俗来讲，就是在两个坐标系上相互观察对方，一方的位置之差（位移）表现为另一方观察到的时间之差。

刘小康教授及其团队不断对时栅传感技术进行创新迭代，于2011年提出了利用正交变化电场构建一种等效空间域运动作为运动参考系的纳米时栅传感技术，通过简化和优化时间基准的传递过程，科学缩短时间基准传递链的长度，提高运动参考系的匀速性，进而提高测量精度，逐步实现从毫米到微米再到纳米精度的跨越。

发展历程

1996

首次提出“时栅”概念，形成“时空转换”原创学术思想。

1999

利用电机旋转构成运动参考系，研发出首台时栅原理样机，精度为±34″，国家基金委多位专家对时栅原创性予以充分肯定。

2004

利用旋转磁场构成运动参考系，研制出第二代磁场式时栅，精度为±0.8″。国家基金委鉴定意见为：“国际先进水平，原理属国内外首创”。

2006

荣获重庆市技术发明一等奖。

2008

荣获中国专利金奖。

2010

荣获国家技术发明二等奖;

首次提出纳米时栅测量思想，利用交变电场构成运动参考系，研制出第三代电场式时栅。

2012

时栅被国家自然科学基金委员会列为“十一五”期间工程与材料学部的27项典型成果之一，被编入某领域大学教材。

2018

利用纳米圆时栅首次测量出了世界最高精度水平光栅的误差曲线。

2019

经中国计量科学研究院检定，纳米直线时栅在400mm量程内，精度为±96nm，分辨力1nm，性能指标总体上达到国际领先水平。

2020

经中国计量科学研究院检定，纳米圆时栅在任意360°范围内，精度为±0.06"，分辨力0.01"，性能指标全面达到国际领先水平。

2021

4月通用技术集团国测时栅科技有限公司成立;

大量程纳米时栅位移测量技术及器件（作为35项具有代表性的重点项目之一）入选国家“十三五”科技成就展。

2022

入选《坐标中国》系列主题宣传活动;

纳米时栅技术作为十年标志性成果之一入选“奋进新时代”主题成就展。

技术优势

高精度

利用正交变化的电场提高运动参考系匀速性，具备了实现高精度位移测量的理论基础。

高分辨率

利用高频时间脉冲实现对空间栅面的细分，提供了达到纳米级测量分辨率的科学依据。

环境适应性强

采用电场耦合的非接触传感方式，提供了适应油污粉尘、冲击振动等恶劣环境的原理保障。

低制程工艺难度

采用“栅面”传感结构，避免了高精度位移测量对高精度“栅线”制造的依赖。