提出了一种基于光学三角原理的物体形貌测量方法.从理论上推导出了被测点的相对高度与像点距离的线性公式,通过这个公式可以由像点距离计算出被测点的高度.在实际的测量系统中,通过工作台的精确位移和像点的移动距离可标定出线性公式中的未知系数.把被测物体放在工作台上,先测出被测点的像的相对位移,然后再通过公式计算出被测点相对屏幕的距离.试验中测量了一个圆柱体上的一些点的三维坐标,通过这些数据绘出了圆柱体的三维形貌.

在微分干涉相衬显微镜中加入偏振相移装置,实现了对干涉光强的调制,达到了相移的目的,构造了具有纳米级分辨率的相移干涉显微测量系统.编制了一套测试软件及多组数据处理软件,将测量系统的各组成部分用软件进行了连接.分析并解决了测量过程中的技术难题,对纳米表面微观形貌进行了高精度实时自动测量.该测量系统能够准确地重构出纳米表面微观形貌,并给出了定量测量数据.

介绍了一个基于图像处理的自动调焦系统，该系统由光学显微镜、CCD、力矩电机和齿轮传动机构等组成。调焦系统中采用粗／精结合的调焦方法，即首先采用基于Krisch边缘检测算子的清晰度评价函数对被测物体进行粗调焦，并在计算机上采集了包含目标的大致轮廓和边缘的显微图像；然后针对全景图像上的某个目标区域采用基于高频分量的清晰度评价函数进行精调焦，使得显微图像显示出更多的纹理细节。实验中清晰度评价函数算法均采用Windows下的Visual C＋＋实现。实验结果表明，该自动调焦的系统精度可达±4．8μm，基本上满足了微装配任务的调焦精度要求。

介绍了一种基于体硅工艺的大尺寸、大深宽比梳状静电致动微夹持器的制作工艺.对微夹持器制作中的关键工艺进行分析,重点分析ICP蚀刻工艺的蚀刻时间对结构的影响,总结导致器件失效的原因,探讨了减少失效的方法.加工过程中采用分步加工的办法控制蚀刻时间,成功的释放了宽6 μm,厚60 μm,等效长度达5 470 μm的悬臂梁型微夹持臂.研制出一种良好性能的具有S形柔性结构夹持臂的梳状静电致动微夹持器.

对一种梳状静电致动微夹持器的特性进行了测试.采用显微镜-CCD-微机测试方案,微夹持器的状态信息通过数据采集及图像处理获取,得到"电压-位移"特性曲线并建立了数学方程.对特性方程的分析表明理论设计与试验结果的一致性与合理性.并分析了从设计、加工到测试过程中引起理论设计与实际器件性能差异的主要因素,表明现有的微机械设计理论与加工水平存在一定的不足.由试验结果中获取了相关微机械器件的设计经验.

电子产品高度集成化与高性能化发展,对超精表面及亚表面无损伤性要求越来越高.为实现纳米尺度分辨率、大视场表面损伤检测,利用原子力微悬臂探针设计了一种新型超精表面缺陷探测系统,采用柔性机构进行微悬臂探针俯仰与倾斜度微调,利用压电双晶片实现接触、非接触以及轻敲3种不同探测模式.系统特性实验表明该探测系统位移分辨率可达2 nm,共振频率90 Hz,满足超精表面缺陷检测系统性能要求.

介绍了一种新型电子隧道加速度计的工作原理，详细分析了该加速度计输出信号的有效成分及噪声与干扰，设计了利用LabVIEW虚拟仪器开发平台的信号分析与处理程序。基于对电子隧道输出信号的分析，仿真了相应的模拟信号，并且通过对该模拟信号的软件处理，抑制了噪声，消除了工频干扰，将被噪声淹没的有效成分提取出来，从而证明了该方法的有效性。

微位移技术是精密机械与仪器的关键技术之一.本文介绍精密定位系统中的典型微位移机构,分析常用机构的特点及存在问题,并以平行板柔性铰链为基础,通过对其结构的优化,设计应用于扫描探针系统的二维定位工作台,并利用有限元方法对该工作台静态特性进行了仿真分析.

应用相移干涉术测量物体表面微观形貌时,相移器的移相误差直接影响测量精度.在四帧干涉图情形下,推导出了对移相误差不敏感的相位解算方法.算法将相移误差因子作为中间可代换变量,它的大小随机变化不影响相位计算结果,即相位计算式与相移误差因子无关.对标准正弦样板进行的实验验证表明,该算法有效地抑制了移相误差对形貌测量的影响,进一步提高了表面微观形貌的测量精度和测量可靠性、提高了测量系统的整体性能指标.

研究了一种由长光栅演变而来的新型圆光栅副存在运动偏心时的正常工作条件和由运动偏心所造成测量误差的补偿方法.阐述了该圆光栅的组成结构和工作原理; 推导了其莫尔条纹曲线的表达式; 着重研究了运动偏心对圆光栅测量影响的分析方法,即莫尔条纹随运动偏心变化的定量分析方法; 推导了由于偏心引起的测量误差的补偿公式; 通过实例分析证明,对精密测量圆光栅进行偏心误差补偿是十分必要的.研究结果表明,偏心较小时,由于不影响系统正常工作,因此会掩盖这种误差的存在,通过理论分析及补偿可确保这种新型圆光栅的测量精度.