CN108318736A - 不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置及测量方法，包括聚焦光路的构建，自动检测算法的实现，对不同负载下压电陶瓷响应频率的测量，数据的记录和分析等步骤。通过激光器、聚焦物镜、光电探测器等构建一个聚焦光路。当压电陶瓷搭载不同的负载进行周期性移动的时候，分析光电探测器上信号的变化频率实现对压电陶瓷在不同负载下响应频率的检测。本发明简单实用，操作便捷，干扰小，实现了在非接触式的情况下对压电陶瓷在不同负载下响应频率的测量，具有很高的应用价值。

Description

不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置及测量 方法

技术领域

本发明涉及精密制造加工以及高端光刻领域重要的元件压电陶瓷响应频率的测量，是一种不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置及测量方法。

背景技术

近年来，随着科技的不断发展，在高精密机械制造和加工，高精度光学和电子元件的制造，高精度光学测量，高精度3D打印制造,以及半导体制造行业等，对精度的要求越来越高。压电陶瓷作为一种精度极高的位移平台广泛应用于这些领域的精密制造和加工中。压电陶瓷在负载下的响应频率相对于空载时会降低很多，同时随着负载的加重，其相应频率会进一步降低。而在实际应用中，压电陶瓷的响应频率好坏在对于系统控制、控制算法设计有很大的影响。当前对于压电陶瓷不同负载下的响应频率的测量方法不多，大多是利用应变片和电容传感器来进行测量，而这两种方法都是接触式测量，会带来许多的机械误差，同时驱动压电陶瓷的高电压会影响测量信号的低电压，给信号带来很多的噪声，另外这些传感器的使用也大大增加的压电陶瓷的成本。本发明提出了一种不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置及测量方法，是一种非接触式的光学测量方法，其测量精度高，并且避免了原有方法的机械误差和高压的影响，具有很高的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置及测量方法。压电陶瓷在不同负载下的响应频率有很大不同，在较高的驱动频率下，压电陶瓷难以及时响应，通过光学的方法，利用光电探测器测量反射光经过小孔后的信号变化频率，来检测压电陶瓷的响应频率是否与驱动频率一致，不断增大驱动频率，当光电探测器的信号变化频率与驱动频率刚好不一致时，此时的驱动频率即为压电陶瓷在当前负载下的最大响应频率，以此来测量在不同负载下压电陶瓷的响应频率。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置，其特点在于，包括计算机、控制器、激光器、扩束准直器、1/2波片、光电探测器、小孔装置、第二聚焦物镜、偏振分光棱镜、1/4波片、反射镜、手动调焦装置、固定在压电陶瓷上的第一聚焦物镜，以及供铝膜样品放置的二维电机位移平台；

所述的激光器发出蓝光，依次经过扩束准直器、1/2波片、偏振分光棱镜和1/4波片后，经反射镜反射之后入射到第一聚焦物镜，最后聚焦到反射样品上，经反射样品反射后，沿原光路返回入射至偏振分光棱镜，经偏振分光棱镜反射，经第二聚焦物镜汇聚后穿过小孔装置到达光电探测器；

所述的小孔装置位于第二聚焦物镜的焦点处；

所述的小孔装置的直径范围为0-50um；

所述的手动调焦装置用于调节第一聚焦物镜的位置；

所述光电探测器的输出端与所述控制器的输入端相连，该控制器的输出端分别与压电陶瓷和二维电机位移平台相连，且该控制器与所述计算机进行通讯。

所述的激光器发出波长为405nm的蓝光。

利用所述的不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量方法，其特点在于，该方法包括以下步骤：

步骤1)用磁控溅射方法在玻璃基底上镀上一层铝薄膜作为铝膜样品；

步骤2)构建光路系统：

e)调节扩束准直器，使所述的激光器发出蓝光经扩束准直器变为平行光；

f)旋转1/2波片，使平行光入射到偏振分光棱镜后全透射；

g)调整反射镜的位置，使通过偏振分光棱镜后的透射光垂直入射到第一聚焦物镜：观察第一聚焦物镜的出射光斑，当出射光斑为光强均匀分布的圆光斑时，则透射光垂直入射到第一聚焦物镜；

h)激光光束经过铝膜样品反射后沿原光路返回入射至偏振分光棱镜，旋转1/4波片，使反射光入射到偏振分光棱镜后全反射；

步骤3)调节小孔装置的位置，使之位于第二聚焦物镜的焦点处：

f)使用波长为405nm的平行光激光光束入射到第二聚焦物镜。

g)将小孔装置粗调在第二聚焦物镜的焦点附近，将光电探测器放置在小孔装置的后方，并将光电探测器的光敏面紧贴小孔放置；

h)在垂直于第二聚焦物镜的光轴的XY平面内，在X和Y两个方向微调小孔装置的位置同时检测光电探测器的信号强度，绘制光电探测器的信号强度与XY两个方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的XY两个方向的位置，调节小孔装置到此位置；

i)在沿第二聚焦物镜的光轴方向，即Z方向，调节小孔装置和第二聚焦物镜(8)的距离，同时检测光电探测器的信号强度，绘制光电探测器的信号强度与Z方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的Z方向的位置，调节小孔装置到此位置；

j)重复步骤c)和d)，直到峰值强度对应的X、Y、Z三个方向的位置不再变化，调节小孔装置到此位置。

步骤4)将铝膜样品放置在二维电机位移平台上，调节手动调焦装置，使得铝膜样品位于第一聚焦物镜的焦点处；

步骤5)微调手动调焦装置，同时检测光电探测器的信号，绘制光电探测器的信号强度与手动调焦装置位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的手动调焦装置的位置，微调手动调焦装置到此位置，此时铝膜样品处于第一聚焦物镜的焦点位置；

步骤6)控制器驱动压电陶瓷以当前位置为中心，在满行程内做不同频率的周期性运动，同时记录光电探测器的周期性信号变化；

步骤7)提高压电陶瓷的驱动频率，检测光电探测器的周期信号频率，直到光电探测器的周期信号频率与压电陶瓷的驱动频率差值不为零时，此时的驱动频率就是压电陶瓷的最大响应频率；

步骤8)改变压电陶瓷的负载，重复步骤6)和步骤7)，测量不同负载下压电陶瓷的最大响应频率。

一种不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置，其特点在于，包括计算机、控制器、激光器、扩束准直器、1/2波片、光电探测器、小孔装置、第二聚焦物镜、偏振分光棱镜、1/4波片、反射镜、手动调焦装置、第一聚焦物镜，以及供铝膜样品放置的Z方向压电陶瓷运动平台；

所述的激光器发出蓝光，依次经过扩束准直器、1/2波片，偏振分光棱镜，1/4波片后，经反射镜反射之后入射到第一聚焦物镜，最后聚焦到反射样品上，经反射样品反射后，沿原光路返回入射至偏振分光棱镜，经偏振分光棱镜反射，经第二聚焦物镜汇聚后穿过小孔装置到达光电探测器；

所述的小孔装置位于第二聚焦物镜的焦点处；

所述的小孔装置的直径范围为0-50um；

所述的手动调焦装置用于调节第一聚焦物镜的位置；

所述光电探测器的输出端与所述控制器的输入端相连，该控制器的输出端与Z方向压电陶瓷运动平台相连，且该控制器与所述计算机进行通讯。

所述的激光器发出波长为405nm的蓝光。

利用所述的不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量方法，其特点在于，该方法包括以下步骤：

步骤1)用磁控溅射方法在玻璃基底上镀上一层铝薄膜作为铝膜样品；

步骤2)构建光路系统：

e)调节扩束准直器，使所述的激光器发出蓝光经扩束准直器变为平行光；

f)旋转1/2波片，使平行光入射到偏振分光棱镜后全透射；

g)调整反射镜的位置，使通过偏振分光棱镜后的透射光垂直入射到第一聚焦物镜：观察第一聚焦物镜的出射光斑，当出射光斑为光强均匀分布的圆光斑时，则透射光垂直入射到第一聚焦物镜；

h)激光光束经过铝膜样品反射后沿原光路返回入射至偏振分光棱镜，旋转1/4波片，使反射光入射到偏振分光棱镜后全反射；

步骤3)调节小孔装置的位置，使之位于第二聚焦物镜的焦点处：

f)使用波长为405nm的平行光激光光束入射到第二聚焦物镜；

g)将小孔装置粗调在第二聚焦物镜的焦点附近，将光电探测器放置在小孔装置的后方，并将光电探测器的光敏面紧贴小孔放置；

h)在垂直于第二聚焦物镜的光轴的XY平面内，在X和Y两个方向微调小孔装置的位置同时检测光电探测器的信号强度，绘制光电探测器的信号强度与XY两个方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的XY两个方向的位置，调节小孔装置到此位置；

i)在沿第二聚焦物镜的光轴方向，即Z方向，调节小孔装置和第二聚焦物镜的距离，同时检测光电探测器的信号强度，绘制光电探测器的信号强度与Z方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的Z方向的位置，调节小孔装置到此位置；

j)重复步骤c)和d)，直到峰值强度对应的X、Y、Z三个方向的位置不再变化，调节小孔装置到此位置。

步骤4)将铝膜样品放置在Z方向压电陶瓷运动平台上，调节手动调焦装置，使得铝膜样品位于第一聚焦物镜的焦点处；

步骤5)微调手动调焦装置，同时检测光电探测器的信号，绘制光电探测器的信号强度与手动调焦装置位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的手动调焦装置的位置，微调手动调焦装置到此位置，此时铝膜样品处于第一聚焦物镜的焦点位置；

步骤6)控制器驱动Z方向压电陶瓷运动平台以当前位置为中心，在满行程内做不同频率的周期性运动，同时记录光电探测器的周期性信号变化；

步骤7)提高Z方向压电陶瓷运动平台的驱动频率，检测光电探测器的周期信号频率，直到光电探测器的周期信号频率与Z方向压电陶瓷运动平台的驱动频率差值不为零时，此时的驱动频率就是Z方向压电陶瓷运动平台的最大响应频率；

步骤8)改变Z方向压电陶瓷运动平台的负载，重复步骤6)和步骤7)，测量不同负载下Z方向压电陶瓷运动平台的最大响应频率。

本发明利用光学的方法，在不同负载下不断提高压电陶瓷的驱动频率，测量光电探测器上信号的变化频率，并与压电陶瓷的驱动频率进行对比，当光电探测器的信号变化频率与压电陶瓷的驱动频率差值不为零时的驱动频率即为压电陶瓷在此负载下的最大响应频率。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1)非接触式测量。

2)测量精度非常高，误差小。

3)光学测量方法新颖，可靠。

4)成本低廉，实现简单。

附图说明

图1是本发明实施例1不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置的示意图；

图2是本发明实施例2不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置的示意图；

图3是本发明的光路示意图

图中：1-计算机，2-控制器，3-激光(405nm)，4-扩束准直器，5-1/2波片，6-光电探测器，7-小孔装置，8-第二聚焦物镜，9-偏振分光棱镜，10-1/4波片，11-反射镜，12-手动聚焦调节装置，13-压电陶瓷，14-第一聚焦物镜，15-铝膜样品，16-二维电机位移平台，17-Z方向压电陶瓷运动平台。

具体实施方式

下面通过实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1：

一种不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置，包括计算机1、控制器2、激光器3、扩束准直器4、1/2波片5、光电探测器6、直径10um的小孔装置7、第二聚焦物镜8、偏振分光棱镜9、1/4波片10、反射镜11、手动调焦装置12、固定在压电陶瓷13上的第一聚焦物镜14，以及供铝膜样品15放置的二维电机位移平台16：如图1所示，激光器3发出波长为405nm的蓝光，经过扩束准直器4变成平行光，然后依次经过1/2波片5，偏振分光棱镜9，1/4波片10，经反射镜11反射之后入射到第一聚焦物镜14，最后聚焦到反射样品15上。激光经过反射样品15反射，沿光路返回，然后被偏振分光棱镜9反射，经过第二聚焦物镜8汇聚，穿过小孔装置7到达光电探测器6。光电探测器6采集到的信号传入控制器2中，控制器2与计算机1通过TCP/IP协议进行通讯。

利用上述非接触式测量装置进行不同负载下压电陶瓷响应频率的测量方法：

步骤1)用磁控溅射方法在玻璃基底上镀上一层铝薄膜作为铝膜样品15；

步骤2)构建光路系统：

a)调节扩束准直器4，使所述的激光器3发出蓝光经扩束准直器4变为平行光；

b)旋转1/2波片5，使平行光入射到偏振分光棱镜9后全透射；

c)调整反射镜11的位置，使通过偏振分光棱镜9后的透射光垂直入射到第一聚焦物镜14：观察第一聚焦物镜14的出射光斑，当出射光斑为光强均匀分布的圆光斑时，则透射光垂直入射到第一聚焦物镜14；

d)激光光束经过铝膜样品15反射后沿原光路返回入射至偏振分光棱镜9，旋转1/4波片10，使反射光入射到偏振分光棱镜9后全反射；

步骤3)调节小孔装置7的位置，使之位于第二聚焦物镜8的焦点处：

a)使用波长为405nm的激光光束平行入射到第二聚焦物镜8。

b)将直径10um的小孔装置7粗调在第二聚焦物镜8的焦点附近，将光电探测器6放置在小孔装置7的后方，并将光电探测器6的光敏面紧贴小孔放置7；

c)如图3所示，在垂直于第二聚焦物镜8的光轴的XY平面内，在X和Y两个方向微调小孔装置7的位置同时检测光电探测器6的信号强度，绘制光电探测器6的信号强度与XY两个方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的XY两个方向的位置，调节小孔装置7到此位置；

d)在沿第二聚焦物镜8的光轴方向，即Z方向，调节小孔装置7和第二聚焦物镜8的距离，同时检测光电探测器6的信号强度，绘制光电探测器6的信号强度与Z方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的Z方向的位置，调节小孔装置7到此位置；

e)重复步骤c)和d)，直到峰值强度对应的X、Y、Z三个方向的位置不再变化，调节小孔装置7到此位置。

步骤4)将铝膜样品15放置在二维电机位移平台16上，调节手动调焦装置12，使得铝膜样品15位于第一聚焦物镜14的焦点处；

步骤5)微调手动调焦装置12，同时检测光电探测器6的信号，绘制光电探测器6的信号强度与手动调焦装置12位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的手动调焦装置12的位置，微调手动调焦装置12到此位置，此时铝膜样品15处于第一聚焦物镜14的焦点位置；

步骤6)控制器2驱动压电陶瓷13以当前位置为中心，在满行程内做不同频率的周期性运动，同时记录光电探测器6的周期性信号变化；

步骤7)在0到1000Hz范围内不断提高压电陶瓷13的驱动频率，检测光电探测器6的周期信号频率，直到光电探测器6的周期信号频率与压电陶瓷13的驱动频率差值不为零时，此时的驱动频率就是压电陶瓷13的最大响应频率。

步骤8)改变压电陶瓷的负载，重复步骤6)和步骤7)，测量不同负载下压电陶瓷13的最大响应频率。

实施例2：

一种不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置，包括计算机1、控制器2、激光器3、扩束准直器4、1/2波片5、光电探测器6、直径10um的小孔装置7、第二聚焦物镜8、偏振分光棱镜9、1/4波片10、反射镜11、手动调焦装置12、第一聚焦物镜14、铝膜样品15、Z方向压电陶瓷运动平台17：如图2所示，激光器3发出波长为405nm的蓝光，经过扩束准直器4变成平行光，然后依次经过1/2波片5，偏振分光棱镜9，1/4波片10，经反射镜11反射之后入射到第一聚焦物镜14，最后聚焦到反射样品15上。激光经过反射样品15反射，沿光路返回，然后被偏振分光棱镜9反射，经过第二聚焦物镜8汇聚，穿过小孔装置7到达光电探测器6。光电探测器6采集到的信号传入控制器2中，控制器2与计算机1通过TCP/IP协议进行通讯。

利用上述非接触式测量装置进行不同负载下压电陶瓷响应频率的测量方法：

步骤1)用磁控溅射方法在玻璃基底上镀上一层铝薄膜作为铝膜样品15；

步骤2)构建光路系统：

a)调节扩束准直器4，使所述的激光器3发出蓝光经扩束准直器4变为平行光；

b)调整反射镜11的位置，使通过偏振分光棱镜9后的透射光垂直入射到第一聚焦物镜14：观察第一聚焦物镜14的出射光斑，当出射光斑为光强均匀分布的圆光斑时，则透射光垂直入射到第一聚焦物镜14；

c)激光光束经过铝膜样品15反射后沿原光路返回入射至偏振分光棱镜9，旋转1/4波片10，使反射光入射到偏振分光棱镜9后全反射；

步骤3)调节小孔装置7的位置，使之位于第二聚焦物镜8的焦点处：

a)使用波长为405nm的激光光束平行入射到第二聚焦物镜8。

b)将直径10um的小孔装置7粗调在第二聚焦物镜8的焦点附近，将光电探测器6放置在小孔装置7的后方，并将光电探测器6的光敏面紧贴小孔放置7；

c)如图3所示，在垂直于第二聚焦物镜8的光轴的XY平面内，在X和Y两个方向微调小孔装置7的位置同时检测光电探测器6的信号强度，绘制光电探测器6的信号强度与XY两个方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的XY两个方向的位置，调节小孔装置7到此位置；

d)在沿第二聚焦物镜8的光轴方向，即Z方向，调节小孔装置7和第二聚焦物镜8的距离，同时检测光电探测器6的信号强度，绘制光电探测器6的信号强度与Z方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的Z方向的位置，调节小孔装置7到此位置；

e)重复步骤c)和d)，直到峰值强度对应的X、Y、Z三个方向的位置不再变化，调节小孔装置7到此位置。

步骤4)将铝膜样品15放置在Z方向压电陶瓷运动平台17上，调节手动调焦装置12，使得铝膜样品15位于第一聚焦物镜14的焦点附近。

步骤5)微调手动调焦装置12，同时检测光电探测器6的信号，绘制光电探测器6的信号强度与手动调焦装置12位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的手动调焦装置12的位置，微调手动调焦装置12到此位置，此时铝膜样品15处于第一聚焦物镜14的焦点位置；

步骤6)控制器2驱动Z方向压电陶瓷运动平台17以当前焦点位置为中心，在满行程内做不同频率的周期性运动，同时记录光电探测器6信号的变化频率。

步骤7)在0到1000Hz范围内不断提高Z方向压电陶瓷运动平台17的驱动频率，检测光电探测器6的周期信号频率，直到光电探测器6的周期信号频率与Z方向压电陶瓷运动平台17的驱动频率差值不为零时，此时的驱动频率就是Z方向压电陶瓷运动平台17的最大响应频率。

步骤8)改变Z方向压电陶瓷运动平台17的负载，重复步骤6)和步骤7)，测量不同负载下Z方向压电陶瓷运动平台17的最大响应频率。

Claims (6)

1.一种不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置，其特征在于，包括计算机(1)、控制器(2)、激光器(3)、扩束准直器(4)、1/2波片(5)、光电探测器(6)、小孔装置(7)、第二聚焦物镜(8)、偏振分光棱镜(9)、1/4波片(10)、反射镜(11)、手动调焦装置(12)、固定在压电陶瓷(13)上的第一聚焦物镜(14)，以及供铝膜样品(15)放置的二维电机位移平台(16)；

所述的激光器(3)发出蓝光，依次经过扩束准直器(4)、1/2波片(5)、偏振分光棱镜(9)和1/4波片(10)后，经反射镜(11)反射之后入射到第一聚焦物镜(14)，最后聚焦到反射样品(15)上，经反射样品(15)反射后，沿原光路返回入射至偏振分光棱镜(9)，经偏振分光棱镜(9)反射，经第二聚焦物镜(8)汇聚后穿过小孔装置(7)到达光电探测器(6)；

所述的小孔装置(7)位于第二聚焦物镜(8)的焦点处；

所述的小孔装置(7)的直径范围为0-50um；

所述的手动调焦装置(12)用于调节第一聚焦物镜(14)的位置；

所述光电探测器(6)的输出端与所述控制器(2)的输入端相连，该控制器(2)的输出端分别与压电陶瓷(13)和二维电机位移平台(16)相连，且该控制器(2)与所述计算机(1)进行通讯。

2.根据权利要求1所述的电机位移平台运动平整度的非接触式测量装置，其特征在于，所述的激光器(3)发出波长为405nm的蓝光。

3.利用权利要求1或2所述的不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1)用磁控溅射方法在玻璃基底上镀上一层铝薄膜作为铝膜样品(15)；

步骤2)构建光路系统：

a)调节扩束准直器(4)，使所述的激光器(3)发出蓝光经扩束准直器(4)变为平行光；

b)旋转1/2波片(5)，使平行光入射到偏振分光棱镜(9)后全透射；

c)调整反射镜(11)的位置，使通过偏振分光棱镜(9)后的透射光垂直入射到第一聚焦物镜(14)：观察第一聚焦物镜(14)的出射光斑，当出射光斑为光强均匀分布的圆光斑时，则透射光垂直入射到第一聚焦物镜(14)；

d)激光光束经过铝膜样品(15)反射后沿原光路返回入射至偏振分光棱镜(9)，旋转1/4波片(10)，使反射光入射到偏振分光棱镜(9)后全反射；

步骤3)调节小孔装置(7)的位置，使之位于第二聚焦物镜(8)的焦点处：

a)使用波长为405nm的平行光激光光束入射到第二聚焦物镜(8)。

b)将小孔装置(7)粗调在第二聚焦物镜(8)的焦点附近，将光电探测器(6)放置在小孔装置(7)的后方，并将光电探测器(6)的光敏面紧贴小孔放置(7)；

c)在垂直于第二聚焦物镜(8)的光轴的XY平面内，在X和Y两个方向微调小孔装置(7)的位置同时检测光电探测器(6)的信号强度，绘制光电探测器(6)的信号强度与XY两个方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的XY两个方向的位置，调节小孔装置(7)到此位置；

d)在沿第二聚焦物镜(8)的光轴方向，即Z方向，调节小孔装置(7)和第二聚焦物镜(8)的距离，同时检测光电探测器(6)的信号强度，绘制光电探测器(6)的信号强度与Z方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的Z方向的位置，调节小孔装置(7)到此位置；

e)重复步骤c)和d)，直到峰值强度对应的X、Y、Z三个方向的位置不再变化，调节小孔装置(7)到此位置。

步骤4)将铝膜样品(15)放置在二维电机位移平台(16)上，调节手动调焦装置(12)，使得铝膜样品(15)位于第一聚焦物镜(14)的焦点处；

步骤5)微调手动调焦装置(12)，同时检测光电探测器(6)的信号，绘制光电探测器(6)的信号强度与手动调焦装置(12)位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的手动调焦装置(12)的位置，微调手动调焦装置(12)到此位置，此时铝膜样品(15)处于第一聚焦物镜(14)的焦点位置；

步骤6)控制器(2)驱动压电陶瓷(13)以当前位置为中心，在满行程内做不同频率的周期性运动，同时记录光电探测器(6)的周期性信号变化；

步骤7)提高压电陶瓷(13)的驱动频率，检测光电探测器(6)的周期信号频率，直到光电探测器(6)的周期信号频率与压电陶瓷(13)的驱动频率差值不为零时，此时的驱动频率就是压电陶瓷(13)的最大响应频率；

步骤8)改变压电陶瓷(13)的负载，重复步骤6)和步骤7)，测量不同负载下压电陶瓷(13)的最大响应频率。

4.一种不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量装置，其特征在于，包括计算机(1)、控制器(2)、激光器(3)、扩束准直器(4)、1/2波片(5)、光电探测器(6)、小孔装置(7)、第二聚焦物镜(8)、偏振分光棱镜(9)、1/4波片(10)、反射镜(11)、手动调焦装置(12)、第一聚焦物镜(14)，以及供铝膜样品(15)放置的Z方向压电陶瓷运动平台(17)；

所述的激光器(3)发出蓝光，依次经过扩束准直器(4)、1/2波片(5)，偏振分光棱镜(9)，1/4波片(10)后，经反射镜(11)反射之后入射到第一聚焦物镜(14)，最后聚焦到反射样品(15)上，经反射样品(15)反射后，沿原光路返回入射至偏振分光棱镜(9)，经偏振分光棱镜(9)反射，经第二聚焦物镜(8)汇聚后穿过小孔装置(7)到达光电探测器(6)；

所述的小孔装置(7)位于第二聚焦物镜(8)的焦点处；

所述的小孔装置(7)的直径范围为0～50um；

所述的手动调焦装置(12)用于调节第一聚焦物镜(14)的位置；

所述光电探测器(6)的输出端与所述控制器(2)的输入端相连，该控制器(2)的输出端与Z方向压电陶瓷运动平台(17)相连，且该控制器(2)与所述计算机(1)进行通讯。

5.根据权利要求4所述的电机位移平台运动平整度的非接触式测量装置，其特征在于，所述的激光器(3)发出波长为405nm的蓝光。

6.利用权利要求4或5所述的不同负载下压电陶瓷响应频率的非接触式测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1)用磁控溅射方法在玻璃基底上镀上一层铝薄膜作为铝膜样品(15)；

步骤2)构建光路系统：

a)调节扩束准直器(4)，使所述的激光器(3)发出蓝光经扩束准直器(4)变为平行光；

b)旋转1/2波片(5)，使平行光入射到偏振分光棱镜(9)后全透射；

c)调整反射镜(11)的位置，使通过偏振分光棱镜(9)后的透射光垂直入射到第一聚焦物镜(14)：观察第一聚焦物镜(14)的出射光斑，当出射光斑为光强均匀分布的圆光斑时，则透射光垂直入射到第一聚焦物镜(14)；

d)激光光束经过铝膜样品(15)反射后沿原光路返回入射至偏振分光棱镜(9)，旋转1/4波片(10)，使反射光入射到偏振分光棱镜(9)后全反射；

步骤3)调节小孔装置(7)的位置，使之位于第二聚焦物镜(8)的焦点处：

a)使用波长为405nm的平行光激光光束入射到第二聚焦物镜(8)；

b)将小孔装置(7)粗调在第二聚焦物镜(8)的焦点附近，将光电探测器(6)放置在小孔装置(7)的后方，并将光电探测器(6)的光敏面紧贴小孔放置(7)；

c)在垂直于第二聚焦物镜(8)的光轴的XY平面内，在X和Y两个方向微调小孔装置(7)的位置同时检测光电探测器(6)的信号强度，绘制光电探测器(6)的信号强度与XY两个方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的XY两个方向的位置，调节小孔装置(7)到此位置；

d)在沿第二聚焦物镜(8)的光轴方向，即Z方向，调节小孔装置(7)和第二聚焦物镜(8)的距离，同时检测光电探测器(6)的信号强度，绘制光电探测器(6)的信号强度与Z方向位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的Z方向的位置，调节小孔装置(7)到此位置；

e)重复步骤c)和d)，直到峰值强度对应的X、Y、Z三个方向的位置不再变化，调节小孔装置(7)到此位置。

步骤4)将铝膜样品(15)放置在Z方向压电陶瓷运动平台(17)上，调节手动调焦装置(12)，使得铝膜样品(15)位于第一聚焦物镜(14)的焦点处；

步骤5)微调手动调焦装置(12)，同时检测光电探测器(6)的信号，绘制光电探测器(6)的信号强度与手动调焦装置(12)位置之间的曲线图，获取峰值强度对应的手动调焦装置(12)的位置，微调手动调焦装置(12)到此位置，此时铝膜样品(15)处于第一聚焦物镜(14)的焦点位置；

步骤6)控制器(2)驱动Z方向压电陶瓷运动平台(17)以当前位置为中心，在满行程内做不同频率的周期性运动，同时记录光电探测器(6)的周期性信号变化；

步骤7)提高Z方向压电陶瓷运动平台(17)的驱动频率，检测光电探测器(6)的周期信号频率，直到光电探测器(6)的周期信号频率与Z方向压电陶瓷运动平台(17)的驱动频率差值不为零时，此时的驱动频率就是Z方向压电陶瓷运动平台(17)的最大响应频率；

步骤8)改变Z方向压电陶瓷运动平台(17)的负载，重复步骤6)和步骤7)，测量不同负载下Z方向压电陶瓷运动平台(17)的最大响应频率。