周启武，凌　旭

(重庆理工大学，机械检测技术与装备教育部工程研究中心，时栅传感及先进检测技术重庆市重点实验室，重庆　400054)

0　引言

纳米位移测量技术及器件是纳米数控机床、极大规模集成电路专用设备和国防军工特殊需求等超精密高端装备的核心技术和关键功能部件，是实现纳米精度定位与控制的“眼睛”，直接决定和影响着主机的性能[1-3]。目前，在大量程、高分辨率、高精度的位移测量场合，仅有激光干涉仪和光栅尺是实现mm级以上量程、纳米级分辨力的位移测量工具。

光栅的测量精度依赖于精密光刻的技术水平，光刻技术受光波波长和光学衍射极限的制约[4]。激光干涉仪测量精度取决于激光波长，nm级测量已接近激光波长[5]。因此，在nm级精度测量领域，光栅与激光干涉仪均有各自无法突破的瓶颈，需要一种新的测量方法来解决大量程纳米精度位移测量的问题。

纳米时栅位移传感器(简称纳米时栅)是在时栅原理的基础上提出的一种基于交变电场耦合的时栅测量方法，其基本原理是“利用时空转换思想，以时间测量空间”，即用时间量构成空间测量基准[6-8]，利用时间尺度来提高空间尺度测量的分辨力与精度，以避免光波波长和光学衍射极限对纳米位移测量的影响。

1　纳米时栅的工作原理

纳米时栅模型如图1(a)所示，包括：动尺和定尺部分，在动尺和定尺基体上面通过半导体光刻技术镀上一层电阻率极低的金属薄层电极。其对应的形状为：动尺电极为正弦形状，定尺电极为矩形。……