本发明提供一种基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置及其溯源方法，包括：电磁补偿天平，用于测量微小力值；载荷柱，安装在电磁补偿天平的中部，其顶部设有接触片；微动台，通过悬臂梁安装杆与被测微悬臂或微力传感器相连，用于使被测微悬臂或微力传感器能沿Z轴作直线运动；悬臂位置粗调单元，与微动台相连，用于实现微动台在X轴、Y轴、Z轴方向位移调整，在X轴、Y轴方向的角度调整；在溯源方法中利用电磁补偿天平刚度、被测微悬臂的安装角度修正悬臂弹性常数，或利用微力传感器的安装角度修正微力传感器力值灵敏度。本发明提高了被测微悬臂或微力传感器定位的准确度，对悬臂弹性常数、微力传感器力值灵敏度进行修正，以使结果更准确。
1.一种基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置，其特征在于，包括：
载荷柱，固定在电磁补偿天平的中部，所述载荷柱的顶部设有接触片，用于与被测微悬臂或微力传感器相接触；
微动台，通过悬臂梁安装杆与被测微悬臂或微力传感器相连，用于使被测微悬臂或微力传感器能沿Z轴作直线运动；
悬臂位置粗调单元，与所述微动台相连，用于实现所述微动台在X轴、Y轴、Z轴方向位移调整以及在X轴、Y轴方向的角度调整；
水平观测显微镜头，位于所述接触片的侧边，用于从所述接触片的侧面水平观测所述接触片与所述被测微悬臂或微力传感器的接触状态；
水平观测显微镜头位置调整单元，由三维手动平台以及手动转台组成，所述三维手动平台与所述水平观测显微镜头相连，所述手动转台与所述三维手动平台的底部相连；
垂直观测显微镜头，位于所述接触片的正上方，用于从所述接触片的顶面观测所述接触片与所述被测微悬臂或微力传感器的接触状态；
垂直观测显微镜头位置调整单元，由沿Z轴设置的竖直架以及与所述竖直架顶端相连的水平架、一维手动升降台、二维手动平台以及手动转台组成，所述水平架用于固定所述垂直观测显微镜头；所述一维手动升降台与所述竖直架的底部相连；所述二维手动平台与所述一维手动升降台的底部相连；所述手动转台与所述二维手动平台的底部相连；
隔振光学平台，用于放置所述电磁补偿天平、悬臂位置粗调单元、水平观测显微镜头位置调整单元、垂直观测显微镜头位置调整单元；
密封罩，位于所述隔振光学平台上，用于罩住所述电磁补偿天平、载荷柱、被测微悬臂或微力传感器、微动台、悬臂位置粗调单元、水平观测显微镜头、水平观测显微镜头位置调整单元、垂直观测显微镜头、垂直观测显微镜头位置调整单元。
2.根据权利要求1所述基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置，其特征在于，所述接触片的顶部附着高粘度介质，或设有原子力显微镜标准标定器具。
3.根据权利要求1或2所述基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置，其特征在于，所述接触片为硅片。
4.根据权利要求1所述基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置，其特征在于，所述悬臂位置粗调单元包括：三维手动平台，其中的Z向位移台与所述微动台的底部相连；二维手动摆动台，与所述三维手动平台的底部相连；一维手动升降台，与所述二维手动摆动台的底部相连。
5.根据权利要求1所述基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置，其特征在于，还包括：控制计算单元，由控制模块、采集模块与计算调整模块组成，所述控制模块用于控制所述微动台的位移；所述采集模块用于采集所述电磁补偿天平、所述微动台以及所述被测微悬臂或微力传感器的输出数据；所述计算调整模块，用于根据所述采集模块采集的输出数据导出悬臂弹性常数、微力传感器力值灵敏度，并利用电磁补偿天平刚度、所述被测微悬臂的安装角度修正所述悬臂弹性常数，利用所述微力传感器的安装角度修正所述微力传感器力值灵敏度。
6.一种采用基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置对被测微悬臂的弹性常数或微力传感器的力值灵敏度进行的溯源方法，其特征在于，包括步骤：调整悬臂位置粗调单元，使被测微悬臂或微力传感器位于载荷柱的正上方，所述载荷柱位于电磁补偿天平的中部；
控制通过悬臂梁安装杆与被测微悬臂或微力传感器相连的微动台，使所述微动台带动所述被测微悬臂或微力传感器以一定的位移间隔沿Z轴向下作直线运动，让所述被测微悬臂或微力传感器与所述载荷柱相接触，并使所述被测微悬臂或微力传感器受力；
采集所述电磁补偿天平、微动台以及所述被测微悬臂的输出数据，绘制力-变形曲线，由其线性回归方程导出所述被测微悬臂的弹性常数；或采集所述电磁补偿天平、微动台以及所述微力传感器的输出数据，绘制力-电压或电阻曲线，由其线性回归方程导出所述微力传感器的力值灵敏度；
利用电磁补偿天平刚度、所述被测微悬臂的安装角度修正所述悬臂弹性常数，或利用所述微力传感器的安装角度修正所述微力传感器力值灵敏度。
7.根据权利要求6所述采用基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置对被测微悬臂的弹性常数或微力传感器的力值灵敏度进行的溯源方法，其特征在于，在利用电磁补偿天平刚度修正所述被测微悬臂的弹性常数时，包括步骤：采用刚性杆件取代被测悬臂梁对所述载荷柱进行加载；
根据所述电磁补偿天平和微动台的输出数据得出所述载荷柱受到的力值FC，以及所述载荷柱的位移xL；
通过所述力值FC与载荷柱的位移xL得到实际电磁补偿天平刚度ki＝FC/xL；
利用公式 修正所述弹性常数，其中所述kc、km分别为修正后的弹性常数、根据所述输出数据计算出的弹性常数。
8.根据权利要求6所述采用基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置对被测微悬臂的弹性常数或微力传感器的力值灵敏度进行的溯源方法，其特征在于，在利用所述被测微悬臂的安装角度修正所述悬臂弹性常数时，采用公式 进行修正，其中kθ、k0分别是所述被测微悬臂的安装角为θ和0°时的弹性常数，μ为静摩擦系数。
9.根据权利要求6所述采用基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置对被测微悬臂的弹性常数或微力传感器的力值灵敏度进行的溯源方法，其特征在于，在利用所述微力传感器的安装角度修正所述微力传感器力值灵敏度时，采用公式 进行修正，其中Sθ、S0分别是安装角为θ和0°时的力值灵敏度，μ为静摩擦系数。
一种基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置及其溯源方法
技术领域
[0001] 本发明涉及微小力值计量测试领域，尤其涉及一种基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置及其溯源方法。
背景技术
[0002] 随着微纳技术的不断发展，新材料、生物、微电子等领域对微小力值计量的需求越来越大。在材料纳米力学性能研究中采用的原子力显微镜微悬臂的弹性常数和纳米力学测量系统中的微小力值传感器的力值，均需要进行量值溯源。目前，我国微纳力值溯源体系尚为空白，国内尚缺少溯源到SI单位的(nN-mN)范围的计量标准装置和有效的溯源方法。在现有的技术条件下，各类用户、仪器制造商及研究机构只能采用基于不同原理的多种方法进行微小力值的测量，无法溯源到SI单位，因此材料力学特性测量结果的准确度较低、分散性较大，导致了我国相关领域微纳器件/微纳系统的产品质量得不到保证，成为我国微纳技术产品向高端发展的瓶颈。
[0003] 为了复现和传递微纳力值，近十几年来，一些国外计量研究机构研制并建立了微纳力值标准装置。在微牛、纳牛测量范围，根据力值复现原理的不同，通常采用两种方法。一种是基于质量的方法，微小力值标准装置由三维直线运动台(位移粗调单元)、一维压电陶瓷微动台(位移精调)和电磁补偿天平(质量比较仪)组成。被测微悬臂或微纳力值传感器被安装到压电陶瓷微动台上。传感器随微动台以一定的位移间隔沿直线运动， 其探针尖端与质量比较仪的标记接触，直到施加最大力值。计算机测控系统对微动台的位移进行精确控制，并在每个位移间隔点，分别采集微动台的位移、电磁补偿天平的输出和被测微悬臂或传感器的输出信号，可以计算出其弹性常数或力值灵敏度。由于受到砝码质量和微动台位移测量技术的限制，以及被测传感器安装情况及环境因素的影响，基于质量方法的测量装置测量结果的不确定度较大，其量值溯源方法仍需进一步改进和完善。
[0004] 另一种是基于电学的方法，通常采用电容传感器复现静电力方式的微纳力值标准装置，由电容传感器(静电力发生装置)、弹性支撑机构、位移测量和控制系统等组成。装置的结构有所不同，有的采用同轴圆柱式电容器结构，有的采用平行板电容器结构。
[0005] 授权公告号CN 201477009U的中国专利公开了一项实用新型名称为“微小力值测量装置”的技术方案，采用了前一种力值复现的原理和方法。该装置在动横梁下方安装一个基于压电陶瓷原理的直线驱动力值加载模块，并与运动控制器连接，通过计算机和控制器对压电陶瓷模块的位移进行给定和控制，实现了1mN-2N范围的力值测量。该装置尚无法实现1mN以下的力值测量；力值加载模块没有Z轴导向，无法确保受力方向与垂直方向一致；在测量过程中没有考虑电磁补偿天平刚度、微悬臂或微力传感器针尖与天平称量盘接触失稳、微悬臂或微力传感器安装角度等因素对测量结果带来的影响，导致测量准确度较低、不确定度较大。
发明内容
[0006] 本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。
[0007] 为克服现有技术的问题，本发明提供一种基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置及其溯源方法，采用悬臂位置粗调单元对被测微悬臂或微力传 感器在XYZ轴位移、XY轴俯仰角度进行调整，提高了定位的准确度。精调部分采用的压电陶瓷微动台，具有导向功能，确保在整个测量过程中，被测微悬臂或微力传感器的受力方向始终与垂直方向一致；在溯源方法中利用电磁补偿天平刚度、被测微悬臂的安装角度修正微悬臂弹性常数，利用微力传感器的安装角度修正微力传感器力值灵敏度。
[0008] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0009] 根据本发明的一个方面，提供一种基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置，其特征在于，包括：电磁补偿天平，用于测量微小力值；载荷柱，固定在电磁补偿天平的中部，该载荷柱的顶部设有接触片；微动台，通过悬臂梁安装杆与被测微悬臂或微力传感器相连，用于使该被测微悬臂或微力传感器能沿Z轴作直线运动；悬臂位置粗调单元，与该微动台相连，用于实现该微动台在X轴、Y轴、Z轴方向位移调整以及在X轴、Y轴方向的角度调整。
[0010] 根据本发明的一个实施例，该接触片的顶部附着高粘度介质，或设有原子力显微镜标准标定器具。
[0011] 根据本发明的一个实施例，该接触片为硅片。
[0012] 根据本发明的一个实施例，该悬臂位置粗调单元包括：三维手动平台，其中的Z向位移台与该微动台的底部相连；二维手动摆动台，与该三维手动平台的底部相连；一维手动升降台，与该二维手动摆动台的底部相连。
[0013] 根据本发明的一个实施例，还包括：
[0014] 水平观测显微镜头，位于该接触片的侧边，用于从该接触片的侧面水平观测该接触片与该被测微悬臂或微力传感器的接触状态；
[0015] 水平观测显微镜头位置调整单元，由三维手动平台以及手动转台组成，该三维手动平台与该水平观测显微镜头相连，该手动转台与该三维手动平台的底部相连；
[0016] 垂直观测显微镜头，位于该接触片的正上方，用于从该接触片的顶面观测该接触片与该被测微悬臂或微力传感器的接触状态；
[0017] 垂直观测显微镜头位置调整单元，垂直观测显微镜头位置调整单元，由沿Z轴设置的竖直架以及与该竖直架顶端相连的水平架、一维手动升降台、二维手动平台以及手动转台组成，该水平架用于固定所述垂直观测显微镜头；该一维手动升降台与该竖直架的底部相连；该二维手动平台与该一维手动升降台的底部相连；该手动转台与该二维手动平台的底部相连；
[0018] 隔振光学平台，用于放置该电磁补偿天平、悬臂位置粗调单元、水平观测显微镜头位置调整单元、垂直观测显微镜头位置调整单元；
[0019] 密封罩，位于该隔振光学平台上，用于罩住该电磁补偿天平、载荷柱、被测微悬臂或微力传感器、微动台、悬臂位置粗调单元、水平观测显微镜头、水平观测显微镜头位置调整单元、垂直观测显微镜头、垂直观测显微镜头位置调整单元。
[0020] 根据本发明的一个实施例，还包括：控制计算单元，由控制模块、采集模块与计算调整模块组成，该控制模块用于控制该微动台的位移；该采集模块用于采集该电磁补偿天平、该微动台以及该被测微悬臂或微力传感器的输出数据；该计算调整模块，用于根据该采集模块采集的输出数据导出悬臂弹性常数、微力传感器力值灵敏度，并利用电磁补偿天平刚度、该被测微悬臂的安装角度修正该微悬臂的弹性常数，利用该微力传感器的安装角度修正该微力传感器的力值灵敏度。
[0021] 根据本发明的另一个方面,提供一种采用基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置对被测微悬臂的弹性常数或微力传感器的力值灵敏度进行溯源的方法，其特征在于，包括步骤：
[0022] 调整悬臂位置粗调单元，使被测微悬臂或微力传感器位于载荷柱的正上方，该载荷柱位于电磁补偿天平的中部；
[0023] 控制通过悬臂梁安装杆与被测微悬臂或微力传感器相连的微动台，使该微动台带动该被测微悬臂或微力传感器以一定的位移间隔沿Z轴向下作直线运动，让该被测微悬臂或微力传感器与载荷柱相接触，并使该被测微悬臂或微力传感器受力；
[0024] 采集该电磁补偿天平、微动台以及该被测微悬臂的输出数据，绘制力-变形曲线，由其线性回归方程导出该被测微悬臂的弹性常数；或采集该电磁补偿天平、微动台以及该微力传感器的输出数据，绘制力-电压(或电阻)曲线，由其线性回归方程导出该微力传感器的力值灵敏度；
[0025] 利用电磁补偿天平刚度、该被测微悬臂的安装角度修正该微悬臂弹性常数，或利用该微力传感器的安装角度修正该微力传感器力值灵敏度。
[0026] 根据本发明的一个实施例，在利用电磁补偿天平刚度修正该被测微悬臂的弹性常数时，包括步骤：
[0027] 采用刚度极大的刚性杆件取代被测悬臂梁对载荷柱进行加载；
[0028] 根据该电磁补偿天平和微动台的输出数据得出该载荷柱受到的力值FC，以及该载荷柱的位移xL；
[0029] 通过该力值FC与载荷柱的位移xL得到实际电磁补偿天平刚度ki＝FC/xL。
[0030] 利用公式 修正该弹性常数，其中该kc、km分别为修正后的弹性常数、根据该输出数据计算出的弹性常数。
[0031] 根据本发明的一个实施例，在利用该被测微悬臂的安装角度修正该悬臂弹性常数时，采用公式 进行修正，其中kθ、k0分别是该被测微悬臂的安装角为θ和0°时的弹性常数，μ为静摩擦系数；
[0032] 根据本发明的一个实施例，在利用该微力传感器的安装角度修正该微力传感器力值灵敏度时，采用公式 进行修正，其中Sθ、S0分别是安装角为θ和0°时的力值灵敏度，μ为静摩擦系数。
[0033] 通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。
附图说明
[0034] 下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
[0035] 图1为本发明实施例的基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置的结构示意图。
[0036] 图2为本发明实施例的基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置的溯源方法的流程示意图。
具体实施方式
[0037] 如图1所示，本发明提供一种基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置，包括：电磁补偿天平10，，用于测量微小力值，其上设有载荷柱21，该载荷柱21安装在电磁补偿天平的中部，代替现有技术中的称量盘，该载荷柱21的顶部设有接触片22；被测微悬臂或微力传感器31，固定安装在悬臂梁安装杆32的端部；微动台41，与悬臂梁安装杆32相连，用于使被测微悬臂或微力传感器31能沿Z轴作直线运动；悬臂位置粗调单元40，与微动台41相连，用于实现该微动台41在X轴、Y轴、Z轴方向位移调整，在X轴、Y轴方向的角 度调整。
[0038] 为了减小或避免微悬臂或微力传感器针尖与载荷柱21在测量过程中的产生相对运动，造成接触失稳，可以在接触片22的顶部附着高粘度介质，例如高粘度聚二甲基硅氧烷，提高滑动运动带来的能量耗散；也可以在接触片22的顶部采用原子力显微镜标准标定器具，例如深0.2微米的方格二维阵列，将针尖置于方格处，减小或避免产生粘滑现象。在具体实施时，载荷柱21可以是圆柱型的；接触片22可以采用硅片，能更好地满足测量的要求，保证测量的精确度。
[0039] 在本实施例中，悬臂位置粗调单元40具体包括：三维手动平台42，包括X向平移台、Y向平移台以及Z向平移台，其中的Z向位移台与微动台41的底部相连；二维手动摆动台43，与三维手动平台42的底部相连；一维手动升降台44，与二维手动摆动台43的底部相连。三维手动平台42可以调整微动台41在X轴、Y轴、Z轴方向上的位移，在本实施例中该三维手动平台42可以实现X轴、Y轴、Z轴18mm位移调整；为了增加Z轴位移调整范围，采用一维手动升降台44以实现Z轴120mm位移调整；而二维手动摆动台43则用于调整X轴、Y轴的俯仰角度，实现X轴、Y轴±20°/±15°俯仰角度的调整。
[0040] 由于悬臂位置粗调单元40与微动台连接，而微动台通过悬臂梁安装杆32与被测微悬臂或微力传感器31相连，因此通过悬臂位置粗调单元40就能对被测微悬臂或微力传感器31进行5个自由度的位置调整，使被测微悬臂或微力传感器31位于载荷柱21的正上方；而精调部分则由微动台41实现，本实施例在采用压电陶瓷微动台，实现Z轴100μm位移精调，(闭环)分辨率为0.4nm。
[0041] 在本实施例中，该基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置还包括：水平观测显微镜头51，位于接触片22的侧边，用于从接触片22的侧面水平观测该接触片22与被测微悬臂或微力传感器31的接触状态；水平观测显微镜 头位置调整单元，由三维手动平台52以及手动转台53组成，该三维手动平台52与水平观测显微镜头51相连，该手动转台53与三维手动平台52的底部相连。
[0042] 此外还包括：垂直观测显微镜头61，位于接触片22的正上方，用于从接触片22的顶面观测该接触片22与被测微悬臂或微力传感器31的接触状态；垂直观测显微镜头位置调整单元，由沿Z轴设置的竖直架62、与竖直架62顶端相连的水平架63、一维手动升降台64、二维手动平台65以及手动转台66组成，该水平架63用于固定垂直观测显微镜头61；该一维手动升降台64与该竖直架62的底部相连；该二维手动平台65与该一维手动升降台64的底部相连；该手动转台66与该二维手动平台65的底部相连。
[0043] 为了减少空气流的干扰，还可以包括：隔振光学平台72，用于放置该电磁补偿天平10、悬臂位置粗调单元40、水平观测显微镜头位置调整单元、垂直观测显微镜头位置调整单元，进行隔振处理；密封罩71，位于该隔振光学平台72上，用于罩住上述基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置的所有部件，即用于罩住该电磁补偿天平、载荷柱、被测微悬臂或微力传感器、微动台、悬臂位置粗调单元、水平观测显微镜头、水平观测显微镜头位置调整单元、垂直观测显微镜头、垂直观测显微镜头位置调整单元，如此能有效进行空气流干扰屏蔽。
[0044] 虽然图中未显示，但是在本实施例中，还包括：控制计算单元，由控制模块、采集模块与计算调整模块组成，该控制模块用于控制微动台的位移；该采集模块用于采集电磁补偿天平、微动台以及该被测微悬臂或微力传感器的输出数据；该计算调整模块，用于根据采集模块采集的输出数据导出微悬臂弹性常数、微力传感器力值灵敏度，并利用电磁补偿天平刚度、该被测微悬臂的安装角度修正微悬臂的弹性常数，利用该微力传感器的安装角度修正微力传感器的力值灵敏度。
[0045] 如图2所示，本发明还提供一种采用基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置对被测微悬臂的弹性常数或微力传感器的力值灵敏度进行的溯源方法，包括步骤：
[0046] S1、调整悬臂位置粗调单元，使被测微悬臂或微力传感器位于载荷柱的正上方，该载荷柱位于电磁补偿天平的中部；
[0047] S2、控制通过悬臂梁安装杆与被测微悬臂或微力传感器相连的微动台，使该微动台带动被测微悬臂或微力传感器以一定的位移间隔沿Z轴向下作直线运动，让被测微悬臂或微力传感器与载荷柱相接触，并使该被测微悬臂或微力传感器受力；
[0048] S3、采集电磁补偿天平、微动台以及被测微悬臂的输出数据，绘制力-变形曲线，由其线性回归方程导出被测微悬臂的弹性常数；或采集电磁补偿天平、微动台以及微力传感器的输出数据，绘制力-电压(或电阻)曲线，由其线性回归方程导出微力传感器的力值灵敏度；
[0049] S4、利用电磁补偿天平刚度、被测微悬臂的安装角度修正微悬臂弹性常数，或利用微力传感器的安装角度修正微力传感器力值灵敏度。
[0050] 具体来说，当采用本发明提供的基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置时，在步骤S1中，通过三维手动平台42、一维手动升降台44和二维手动摆动台43，对悬臂位置粗调单元40进行5个自由度的位置调整，直到被测微悬臂或微力传感器31位于载荷柱21的正上方。
[0051] 在步骤S2中，可以通过控制模块对微动台41的位移进行精确的给定和控制，使被测微悬臂或微力传感器随微动台以一定的位移间隔沿Z轴向下作直线运动。当观测到电磁补偿天平的输出值从零点开始有显著增加时，说明被测微悬臂或微力传感器31与载荷柱21已经接触，即被测微悬臂或微力传感器31受到了外力。
[0052] 在步骤S3中，具体是在不同的位置给定点，采集电磁补偿天平、微动 台和被测微悬臂或微力传感器的输出信号(电压或电阻)。
[0053] 本发明采用反馈控制策略，对微动台的位移进行精确的给定和控制。被测微悬臂或微力传感器随微动台以一定的位移间隔沿Z轴向下作直线运动。电磁补偿天平、微动台和被测微悬臂或微力传感器的输出信号(电压或电阻)会同时采集，据此能绘制出力-变形曲线或力-电压(或电阻)曲线，并通过线性回归导出被测微悬臂的弹性常数或微力传感器的力值灵敏度。
[0054] 步骤S4中，在利用电磁补偿天平刚度修正该电磁补偿天平弹性常数时，包括步骤：
[0055] 采用刚度极大的刚性杆件取代被测悬臂梁对载荷柱进行加载；
[0056] 根据电磁补偿天平和微动台的输出数据得出该载荷柱受到的力值FC，以及该载荷柱的位移xL；
[0057] 通过该力值FC与载荷柱的位移xL得到实际电磁补偿天平刚度ki＝FC/xL。
[0058] 利用公式 修正该弹性常数，其中该kc、km分别为修正后的弹性常数、根据该输出数据计算出的弹性常数。
[0059] 在利用该被测微悬臂的安装角度修正该悬臂弹性常数时，采用公式 进行修正，其中kθ、k0分别是该被测微悬臂的安装角为θ和0°时的弹性常数，μ为静摩擦系数；
[0060] 在利用该微力传感器的安装角度修正该微力传感器力值灵敏度时，采用公式进行修正，其中Sθ、S0分别是安装角为θ和0°时的力值灵敏度，μ为静摩擦系数。
[0061] 上述静摩擦系数μ由实验测得，采用相关摩擦试验机以及与待测悬臂梁安装相匹配的夹具，在一定范围内进行微小力值加载(加载范围是10mN～30mN)，加载后以0.01mm/s的滑动速度进行摩擦副往复驱动、或以振幅0.1mm，周期60s的正弦运动驱动摩擦副，追踪摩擦系数变化，根据实际摩擦力值的最大点与运动速度分布，确定静摩擦系数。
[0062] 本发明提供一种基于电磁补偿天平的微纳力值标准装置及其溯源方法，通过接触片的表面进行适当的修饰，降低粘滑发生几率，降低失稳发生概率，减小微悬臂或微力传感器针尖与载荷柱接触失稳带来的影响；通过密封罩的使用，减小环境因素的干扰。在对测量结果进行修正时，测量得出电磁补偿天平的刚度，并用于对被测微悬臂或微力传感器弹性常数测量结果进行修正；通过显微观测系统确定微悬臂安装角度，并用于对被测微悬臂或微力传感器弹性常数测量结果进行修正。
[0063] 以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
