【深度】电场式时栅（纳米时栅）产业化进程加快应用领域正不断扩展

2024-05-22 11:56

作为第三代时栅，纳米时栅具有超高精度、超高分辨力的特点，其测量精度最高可达±0.06角秒，达到了现有检测仪器水平的极限

电场式时栅又称纳米时栅，是第三代时栅，也是目前全球最精密的测量工具。纳米时栅是一种通过利用正交变化的电场构建匀速运动参考系，建立空间位移和时间基准之间的关系，利用时间上的时刻比较来实现位移测量的位移传感器。

时栅是一种新型高精度位移传感器，相比于主流位移传感器绝对式光栅，时栅具有精度高、抗干扰能力强等优势。时栅是我国自主研发的首创性成果，发展时栅产业，有望摆脱我国精密位移测量仪器市场依赖进口局面，在国产替代、制造业升级背景下，时栅应用前景广阔。

截止至目前，时栅概念已提出近三十年，产品也经历了从第一代机械式时栅、第二代磁场式时栅到第三代电场式时栅（纳米时栅）的发展。作为第三代时栅，纳米时栅具有超高精度、超高分辨力的特点，其测量精度最高可达±0.06角秒，达到了现有检测仪器水平的极限。

根据新思界产业研究中心发布的《2024-2028年中国电场式时栅（纳米时栅）行业市场供需现状及发展趋势预测报告》显示，目前我国纳米时栅技术已走出实验室，实现了产业化生产。我国纳米时栅相关企业主要包括通用技术集团国测时栅科技有限公司（国测时栅）、重庆中电天时精密装备技术有限公司、重庆时栅科技有限公司等。未来随着纳米时栅技术与数控技术、新材料、新一代信息技术等深入融合，纳米时栅将不断向智能化、更高精度、更高分辨力方向发展。

纳米时栅分为纳米位移时栅（纳米直线时栅）、纳米角位移时栅（纳米圆时栅）。纳米直线时栅最高精度可达±3μm，广泛用于量具量仪、超精密机床、半导体测量设备等领域，纳米圆时栅最高测量精度可达±1角秒，可用于伺服电机、机床回转工作台、精密测角仪、自动化设备、工业机器人等领域。

我国在纳米时栅领域取得的专利有《一种基于单排多层结构的电场式时栅直线位移传感器》、《基于交变电场的直接全反射型绝对式时栅直线位移传感器》、《一种基于交变电场的差极型绝对式时栅角位移传感器》等。

新思界行业分析人士表示，高性能位移传感器是获得高质量零件的关键，在制造业升级背景下，市场对高端精密位移测量仪器的需求将进一步释放。纳米时栅填补了我国在高端精密位移测量领域的空白，对我国高端装备制造业发展具有重要意义。我国纳米时栅已进入规模产业化运用阶段，但目前其在国产机床的使用率仍极低，未来市场存在广阔扩展空间。

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