微测球制备与监测装置

1.微测球制备与监测装置，其特征在于：包括光学平台，光学平台上以左右水平方向为X向，前后水平方向为Y向，竖直方向为Z向，光学平台上设置有：
U形电磁铁，U形电磁铁包括U形磁轭和线包，U形磁轭呈竖直固定在光学平台上，且U形磁轭两U形臂在光学平台上呈Y向前后对称，两U形臂彼此相对的一面分别设有线包，且两线包呈前后对称；
二维平移台，其安装在光学平台上位于U形电磁铁X向正左侧，二维平移台具有可沿X向、Y向移动的载物平台；载物平台上竖直安装有一对夹持器件，两夹持器件沿X向一字排列，每个夹持器件上部分别设有相同大小的通孔，两个夹持器件的通孔同轴且中心轴线与X向平行，并且两通孔中心轴线延伸线经过U形电磁铁中两线包之间中点正上方；两夹持器件通孔中共同同轴夹持有导向管，导向管内同轴设有钨丝，且钨丝右端从导向管右端穿出，导向管左部与外部电源阳极连接，导向管右端伸向U形电磁铁中两线包之间正上方；
一维平移台，其安装在光学平台上位于U形电磁铁X向正右侧，一维平移台具有可沿Z向移动的载物台；载物台上竖直安装有夹持器件，该夹持器件上部设有通孔，且该夹持器件中通孔与二维平移台上两夹持器件中通孔同轴，载物台上夹持器件通孔中同轴夹持有火花塞，火花塞右部与外部电源阴极连接，火花塞左端伸向U形电磁铁中两线包之间正上方，且火花塞可随载物台移动至火花塞左端与二维平移台中导向管右端中穿出的钨丝正对；
透明密封箱，其密封安装在光学平台上并罩在二维平移台、一维平移台、U形电磁铁外，透明密封箱左侧对应二维平移台中导向管左端位置设有通孔，透明密封箱左侧还设有进气孔，进气孔与外部氩气源连接，透明密封箱右侧设有真空抽气孔，透明密封箱顶部对应U形电磁铁中两线包之间正上方位置设有通孔，透明密封箱前侧还设有一对沿左右排列的操作孔，且透明密封箱前侧操作孔上分别旋转盖合安装有旋转薄片；
图像监测系统，其安装在光学平台上透明密封箱正后方，图像监测系统包括支撑架，支撑架下端固定在光学平台上，支撑架上端向前伸向透明密封箱上方，支撑架上端固定有Z轴矩形导轨平台，Z轴矩形导轨平台上设有可在Z向移动的滑台，滑台上通过固定夹安装有CCD相机，CCD相机上装配有第三代无限远光结构镜头，且CCD相机上的第三代无限远光镜头竖直向下悬于透明密封箱顶部通孔正上方，第三代无限远光镜头同轴装配有显微物镜，显微物镜从透明密封箱顶部通孔伸入透明密封箱中，且显微物镜与透明密封箱顶部通孔之间通过橡胶环密封。
2.根据权利要求1所述的微测球制备与监测装置，其特征在于：光学平台上还设置有钨丝原料供给部分，钨丝原料供给部分安装在光学平台上位于透明密封箱左侧通孔的X向左侧，钨丝原料供给部分包括支撑架，支撑架中通过中心轴线沿Y向的轴转动安装有滚轮，二维平移台上导向管内的钨丝来源于钨丝原料供给部分，该钨丝缠绕在滚轮上，且钨丝穿过透明密封箱左侧通孔后，从导向管左端穿入导向管内，并从导向管右端穿出。
3.根据权利要求1或2所述的微测球制备与监测装置，其特征在于：光学平台上还设置有钨丝固定装置，钨丝固定装置安装在光学平台上位于钨丝原料供给部分与透明密封箱之间，钨丝固定装置包括竖直的支架，支架上端安装有送丝管，送丝管中心轴线与二维平移台上导向管同轴，钨丝原料供给部分中输出的钨丝同轴经过送丝管后，再穿入透明密封箱中。
4.根据权利要求3所述的微测球制备与监测装置，其特征在于：光学平台上还设置有送丝轮机构，送丝轮机构安装在光学平台上位于钨丝固定装置与透明密封箱之间，送丝轮机构包括固定件，固定件上转动安装有压轮、驱动轮，压轮、驱动轮中心轴线分别沿Y向，且压轮、驱动轮上下排列，固定件中设有驱动驱动轮转动的电机，钨丝固定装置输出的钨丝经过压轮、驱动轮之间后，再穿入透明密封箱中。

微测球制备与监测装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及三坐标测量机微纳米测球制造装置领域，具体是一种微测球制备与监测装置。\n背景技术\n[0002] 20世纪80年代后期，由于微细加工技术的不断提高与改善，促使了微机械、微机电系统等新兴学科的快速进步与发展。微型机械和MEMS器件大量出现。由于它们的几何特征尺寸在数十微米至数毫米之间，测量不确定度要求达到数十纳米至数百纳米。因此，对于这些微型器件的几何尺寸的高精度测量就显得尤其重要。现在，我们广泛应用的测量仪器有两大类：一类是非接触式测量仪器：如白光干涉仪、全息数字显微镜、扫描探针显微镜、原子力显微镜、表面无损测量装置。这些方法都无法测量具有高纵深比特征的三维尺寸，比如深孔、侧壁、斜面等。另一类是接触式测量仪器：主要是微纳米三坐标测量机。\n[0003] 在微纳米三坐标测量机中，高精度的测针系统直接影响着测量结果的精度。测针主要由测杆和测球组成。现在最常用的连接方式是粘合的方式。一般在测球上加工孔，然后将测杆粘在测球的孔中。但是，在测球上加工孔或因测球粘到栓上而发生变形会导致球度降低。为了保证测球形状在装配过程中不发生改变，现在采用未钻孔的测球粘合到球形杯座的方式制造测针。同时，测球和测杆由于不同轴心，又会产生偏心误差，因此精度还是不能达到最高。\n[0004] 随着高精度坐标测量机的广泛应用，测球的规格已成为统计误差预算的重要考量因素。尤其在测量高纵横比的器件时，需要直径小于100微米的测球(目前市场上销售的三坐标测量机探针的测球均在300微米以上)。\n[0005] 目前来说，微型测球的制造工艺有以下几种：WEDG-OPED(线电极磨削-单脉冲放电)、MicroEcm-OPED(微细电化学刻蚀-单脉冲放电)、LBM(激光热加工)、毛细管尖端成型法、光纤熔融机制造法。线电极磨削-单脉冲放电法加工的微测球直径最小达40um，微细电化学刻蚀-单脉冲放电法加工的为球直径最小达30um，激光热加工法制造的最小球直径是\n19.69um，毛细管尖端成型法3mm，光纤熔融机制造法制造的最小直径是300um。目前方法加工的测球球度和偏心度均达到数微米，无法满足高精度测量的需要。\n发明内容\n[0006] 本发明的目的是提供一种微测球制备与监测装置，以解决现有技术微测球制造装置制造的微测球无法满足高精度测量的问题。\n[0007] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：\n[0008] 微测球制备与监测装置，其特征在于：包括光学平台，光学平台上以左右水平方向为X向，前后水平方向为Y向，竖直方向为Z向，光学平台上设置有：\n[0009] U形电磁铁，U形电磁铁包括U形磁轭和线包，U形磁轭呈竖直固定在光学平台上，且U形磁轭两U形臂在光学平台上呈Y向前后对称，两U形臂彼此相对的一面分别设有线包，且两线包呈前后对称；\n[0010] 二维平移台，其安装在光学平台上位于U形电磁铁X向正左侧，二维平移台具有可沿X向、Y向移动的载物平台；载物平台上竖直安装有一对夹持器件，两夹持器件沿X向一字排列，每个夹持器件上部分别设有相同大小的通孔，两个夹持器件的通孔同轴且中心轴线与X向平行，并且两通孔中心轴线延伸线经过U形电磁铁中两线包之间中点正上方；两夹持器件通孔中共同同轴夹持有导向管，导向管内同轴设有钨丝，且钨丝右端从导向管右端穿出，导向管左部与外部电源阳极连接，导向管右端伸向U形电磁铁中两线包之间正上方；\n[0011] 一维平移台，其安装在光学平台上位于U形电磁铁X向正右侧，一维平移台具有可沿Z向移动的载物台；载物台上竖直安装有夹持器件，该夹持器件上部设有通孔，且该夹持器件中通孔与二维平移台上两夹持器件中通孔同轴，载物台上夹持器件通孔中同轴夹持有火花塞，火花塞右部与外部电源阴极连接，火花塞左端伸向U形电磁铁中两线包之间正上方，且火花塞可随载物台移动至火花塞左端与二维平移台中导向管右端中穿出的钨丝正对；\n[0012] 透明密封箱，其密封安装在光学平台上并罩在二维平移台、一维平移台、U形电磁铁外，透明密封箱左侧对应二维平移台中导向管左端位置设有通孔，透明密封箱左侧还设有进气孔，进气孔与外部氩气源连接，透明密封箱右侧设有真空抽气孔，透明密封箱顶部对应U形电磁铁中两线包之间正上方位置设有通孔，透明密封箱前侧还设有一对沿左右排列的操作孔，且透明密封箱前侧操作孔上分别旋转盖合安装有旋转薄片；\n[0013] 图像监测系统，其安装有光学平台上透明密封箱正后方，图像监测系统包括支撑架，支撑架下端固定在光学平台上，支撑架上端向前伸向透明密封箱上方，支撑架上端固定有Z轴矩形导轨平台，Z轴矩形导轨平台上设有可在Z向移动的滑台，滑台上通过固定夹安装有CCD相机，CCD相机上装配有第三代无限远光结构镜头，且CCD相机上的第三代无限远光镜头竖直向下悬于透明密封箱顶部通孔正上方，第三代无限远光镜头同轴装配有显微物镜，显微物镜从透明密封箱顶部通孔伸入透明密封箱中，且显微物镜与透明密封箱顶部通孔之间通过橡胶环密封。\n[0014] 所述的微测球制备与监测装置，其特征在于：光学平台上还设置有钨丝原料供给部分，钨丝原料供给部分安装在光学平台上位于透明密封箱左侧通孔的X向左侧，钨丝原料供给部分包括支撑架，支撑架中通过中心轴线沿Y向的轴转动安装有滚轮，二维平移台上导向管内的钨丝来源于钨丝原料供给部分，该钨丝缠绕在滚轮上，且钨丝穿过透明密封箱左侧通孔后，从导向管左端穿入导向管内，并从导向管右端穿出。\n[0015] 所述的微测球制备与监测装置，其特征在于：光学平台上还设置有钨丝固定装置，钨丝固定装置安装在光学平台上位于钨丝原料供给部分与透明密封箱之间，钨丝固定装置包括竖直的支架，支架上端安装有送丝管，送丝管中心轴线与二维平移台上导向管同轴，钨丝原料供给部分中输出的钨丝同轴经过送丝管后，再穿入透明密封箱中。\n[0016] 所述的微测球制备与监测装置，其特征在于：光学平台上还设置有送丝轮机构，送丝轮机构安装在光学平台上位于钨丝固定装置与透明密封箱之间，送丝轮机构包括固定件，固定件上转动安装有压轮、驱动轮，压轮、驱动轮中心轴线分别沿Y向，且压轮、驱动轮上下排列，固定件中设有驱动驱动轮转动的电机，钨丝固定装置输出的钨丝经过压轮、驱动轮之间后，再穿入透明密封箱中。\n[0017] 本发明优点为：\n[0018] 1、以钨丝直接做电极，高温融化钨丝尖端形成微测球。因此，测杆和测球是一体的，不需要粘接。\n[0019] 2、利用电磁铁产生磁场，用安培力抵消重力，从而抵消重力对球度和偏心的影响。\n[0020] 3、本发明有图像监测系统，可以动态的观测小球成型的过程。从而可以寻找出圆度最好的小球，同时确定最佳参数。\n[0021] 4、本系统的图像监测系统，可以监测钨丝尖端距离另一个电极的距离。并且可以根据实验要求，设置钨丝尖端到电极间的距离。\n[0022] 5、本发明装置处于氩气保护室内，氩气环境可以防止钨球氧化。\n附图说明\n[0023] 图1为本发明总体结构示意图。\n[0024] 图2为本发明去箱体后总体结构示意图。\n[0025] 图3为磁场发生系统结构示意图。\n[0026] 图4为本发明图像监测系统结构示意图。\n[0027] 图5为本发明箱体结构示意图。\n[0028] 图6为送丝结构示意图。\n[0029] 图7为三维位移调整机构示意图。\n[0030] 图8为显微系统夹持器件示意图。\n具体实施方式\n[0031] 参见图1-图8所示，微测球制备与监测装置，包括光学平台1a，光学平台1a上以左右水平方向为X向，前后水平方向为Y向，竖直方向为Z向，光学平台1a上设置有：\n[0032] U形电磁铁8，U形电磁铁8包括U形磁轭8c和线包8b，U形磁轭8c呈竖直固定在光学平台1a上，且U形磁轭8c两U形臂在光学平台上呈Y向前后对称，两U形臂彼此相对的一面分别设有线包8b，且两线包8b呈前后对称；\n[0033] 二维平移台7，其安装在光学平台1a上位于U形电磁铁8X向正左侧，二维平移台7具有可沿X向、Y向移动的载物平台；载物平台上竖直安装有一对夹持器件6b、6c，两夹持器件\n6b、6c沿X向一字排列，每个夹持器件上部分别设有相同大小的通孔，两个夹持器件6b、6c的通孔同轴且中心轴线与X向平行，并且两通孔中心轴线延伸线经过U形电磁铁8中两线包8b之间中点正上方；两夹持器件6b、6c通孔中共同同轴夹持有导向管6a，导向管6a内同轴设有钨丝6d，且钨丝6d右端从导向管6a右端穿出，导向管6a左部与外部电源阳极连接，导向管6a右端伸向U形电磁铁8中两线包8b之间正上方；\n[0034] 一维平移台9，其安装在光学平台1a上位于U形电磁铁8X向正右侧，一维平移台9具有可沿Z向移动的载物台；载物台上竖直安装有夹持器件10b，该夹持器件10b上部设有通孔，且该夹持器件10b中通孔与二维平移台7上两夹持器件6b、6c中通孔同轴，载物台上夹持器件10b通孔中同轴夹持有火花塞10a，火花塞10a右部与外部电源阴极连接，火花塞10a左端伸向U形电磁铁8中两线包8b之间正上方，且火花塞10a可随载物台移动至火花塞10a左端与二维平移台7中导向管6a右端中穿出的钨丝6d正对；\n[0035] 透明密封箱1g，其密封安装在光学平台1a上并罩在二维平移台7、一维平移台9、U形电磁铁8外，透明密封箱1g左侧对应二维平移台7中导向管6a左端位置设有通孔，透明密封箱1g左侧还设有进气孔1d，进气孔1d与外部氩气源连接，透明密封箱1g右侧设有真空抽气孔1j，透明密封箱1g顶部对应U形电磁铁8中两线包8b之间正上方位置设有通孔，透明密封箱1g前侧还设有一对沿左右排列的操作孔1b，且透明密封箱前侧操作孔1b上分别旋转盖合安装有旋转薄片1c；\n[0036] 图像监测系统2，其安装有光学平台1a上透明密封箱1g正后方，图像监测系统2包括支撑架2h，支撑架2h下端固定在光学平台1a上，支撑架2h上端向前伸向透明密封箱1g上方，支撑架2h上端固定有Z轴矩形导轨平台2f，Z轴矩形导轨平台2f上设有可在Z向移动的滑台，滑台上通过固定夹安装有CCD相机2d，CCD相机2d上装配有第三代无限远光结构镜头2c，且CCD相机2d上的第三代无限远光镜头2c竖直向下悬于透明密封箱1g顶部通孔正上方，第三代无限远光镜头2c同轴装配有显微物镜2a，显微物镜2a从透明密封箱1g顶部通孔伸入透明密封箱1g中，且显微物镜2a与透明密封箱1g顶部通孔之间通过橡胶环1f密封。\n[0037] 光学平台1a上还设置有钨丝原料供给部分3，钨丝原料供给部分3安装在光学平台\n1a上位于透明密封箱1g左侧通孔的X向左侧，钨丝原料供给部分3包括支撑架3a，支撑架3a中通过中心轴线沿Y向的轴转动安装有滚轮3b，二维平移台7上导向管6a内的钨丝6d来源于钨丝原料供给部分3，该钨丝6d缠绕在滚轮3b上，且钨丝6d穿过透明密封箱1g左侧通孔后，从导向管6a左端穿入导向管6a内，并从导向管6a右端穿出。\n[0038] 光学平台1a上还设置有钨丝固定装置4，钨丝固定装置4安装在光学平台1a上位于钨丝原料供给部分3与透明密封箱1g之间，钨丝固定装置4包括竖直的支架4a，支架4a上端安装有送丝管4b，送丝管4b中心轴线与二维平移台7上导向管6a同轴，钨丝原料供给部分3中输出的钨丝6d同轴经过送丝管4b后，再穿入透明密封箱1g中。\n[0039] 光学平台1a上还设置有送丝轮机构5，送丝轮机构5安装在光学平台1a上位于钨丝固定装置4与透明密封箱1g之间，送丝轮机构5包括固定件5a，固定件5a上转动安装有压轮\n5c、驱动轮5d，压轮5c、驱动轮5d中心轴线分别沿Y向，且压轮5c、驱动轮5d上下排列，固定件\n5a中设有驱动驱动轮5d转动的电机，钨丝固定装置4输出的钨丝6d经过压轮5c、驱动轮5d之间后，再穿入透明密封箱1g中。\n[0040] 目前使用的配合方式是粘合，但是由于测球和测杆不同轴心，会产生偏心误差。因此本发明采用电弧放电的原理，以钨丝直接作为正极，与电源负极放电。钨丝尖端和另一个电极之间形成电弧，在电弧内部的高能量区，可以熔化钨丝的尖端。钨丝尖端由于高温融化成液体，最终凝固形成微测球。\n[0041] 当液滴自然收缩固化的这个段时间，液滴处于熔融膨胀状态，熔融体会朝向重力的方向垂直而固化。因此，又会因为重力而产生误差。本发明利用电磁铁产生电磁场，由于通电导体在电磁场中会产生安培力。因此，利用安培力抵消重力可以减小甚至消除重力对球心偏移的影响。\n[0042] 如图1，本发明包括一光学平台1a，光学平台1a上设有一磁场发生系统，如图3。U形电磁铁8在光学平台1a上，U形电磁铁8由磁轭8c和线包8b组成。U形电磁铁8的前后两个面分别由铝角件8a固定。铝角件的一面通过两个紧固螺钉固定在光学平台上1a，另一面通过两个紧固螺钉固定在电磁铁磁轭8的侧面上。在电磁铁8左方固定着一个二维平移台7。通过二维位移平台的X方向螺旋测微杆7a可以控制载物平台在X轴方向移动，通过二维位移平台的Y方向螺旋测微杆7b可以控制载物平台7c在轴Y轴方向的移动。在电磁铁8b右边固定着一个一维平移台9，通过一维位移平台的Z方向螺旋测微杆9b，可以控制载物平台9a在Z轴方向的移动。二维平移台7、一维平移台9和电磁铁8的中心线都在同一轴线上。将二维平移台7和一维平移台9结合起来，就可以在三维方向调整钨丝6d和火花塞10a的对位并调整钨丝6d端部和火花塞10a顶部的距离，如图7.二维平移台7和一维平移台9都通过粘贴的方式固定在光学平台1a上。在电磁铁8正上方有图像采集系统2，在二维平移台7的左方配有送丝机构，如图6。\n[0043] 如图7，所述的高精度微测球制备与监测装置，在二维平移台7的上方固定着两个夹持器件6b和6c，两个夹持器件6b和6c都位于载物平台7c的中线位置。每个夹持器件中间都有一个通孔，这两个通孔直径相同，并且同心。在这两个通孔中间放置着导向管6a，在导向管6a的细孔内放置着钨丝6d。导向管6a是一个中间有细孔的铅笔状柱体，这个细孔直径比钨丝直径略大一点，在夹持器件6b和6c的上方通过紧固螺钉将导向管6a固定。每个支架都是通过两个紧固螺钉固定在二维平移台7的载物面7c上。\n[0044] 在一维平台9上固定着一个夹持器件10b，夹持器件10b位于载物台9a的中线位置。\n此夹持器也有一个孔，与二维平移台上的通孔同心。通过此夹持器件10b上部紧固螺钉便可将火花塞10a固定。利用焊锡将电源的阴极连线连在火花塞10a的尾部。将电源阳极连在导向管6a尾部。\n[0045] 如图4，,高精度微测球制备与监测装置，在电磁铁8的上方配有图像监测系统2。此图像监测系统又称显微镜成像模块，最下的是显微物镜2a，显微物镜2a上方的是第三代无限远光结构镜头2c，第三代无限远光结构镜头2c上方是CCD相机2d，此显微镜成像模块通过固定夹2b固定在z轴矩形导轨平台2f上。此固定夹2b是一个中间有通孔2b3，在通孔右侧切割了一个很小的长方体2b2的器件，在小长方体的垂直面也有一个小孔2b1，紧固螺钉通过这个孔，便可以将显微镜模块固定，如图8所示。在z轴矩形导轨平台2f两侧配有微动调节旋钮2g，通过调节微动旋钮2g，可以在z轴方向移动显微镜成像模块。z轴矩形导轨2g后方有一个支撑架2h。通过一个连接件2e，将支撑架2h和z轴矩形导轨平台2f连接在一起。支撑架2h的下方和光学平面1a重合在一起。通过铝角件2i，将支撑架2h和光学平台固定1a起来。\n[0046] 如图6，高精度微测球制备与监测装置，在二维平移台7左方设置有送丝装置，紧靠在二维平移台7左边的是送丝轮机构5。位于上面的是压轮5c，压轮5c下方是驱动轮5d。驱动轮5d由电机驱动，电机位于在固定件5a的槽内，在槽的左边各开了一个圆孔，紧固螺钉通过圆孔5b可以固定电机，将电机锁死。在送丝轮5左边是一个钨丝固定装置4，由支架4a和送丝管4b组成。通过送丝轮两侧的送丝管4b和导向管6a，可以防止钨丝6d乱窜。在最左边是一个钨丝原料供给部分3。由最下面的支撑架3a、轴3c、滚轮3b组成。\n[0047] 如图4，所述的高精度微测球制备与监测装置，,在二维平移台7、一维平移台9和电磁铁8外部配有一透明密封箱1g，如图5所示。在此透明箱体的正上方有一通孔，在此通孔上套了一个橡胶环1f，显微物镜2a通过此通孔进入箱体，并和橡胶环1f紧密接触。在箱体左侧有一个孔1d，此处为氦气进气孔。在箱体右侧有一个孔1j，此孔为真空抽气孔。在箱体的正前面有两个大的操作孔1b，在操作孔1b的外侧有配有一圆形薄片1c，在薄片1c的固定了一个螺钉。当松开螺钉时，可以旋转薄片1c，打开通孔。\n[0048] 本发明包括可实现电磁场的发生、三维方向的调整、钨丝的进给，图像监测。\n[0049] 在实验开始之前，打开箱体前方的操作孔1b，粗调导向管6a和火花塞10a的对位和距离。使导向管6a和火花塞10a顶部在同一直线上，大概调整两者的距离。然后通过显微镜成像模块2的微动旋钮2g调节显微物镜2a到钨丝6d端部的距离，调节到可以清楚观察钨丝\n6d端部的位置为止。\n[0050] 然后，由控制器设置一目标距离S，控制器将此指令送给电机，电机带动驱动轮5d转动。驱动轮5d带动压轮5c一起转动，并传送中间的钨丝6d前进。钨丝6d经过导向管6a穿出。图像监测系统2拍摄钨丝6d端部和火花塞10a顶部的照片，经过软件处理，可以计算出现在钨丝6d端部到火花塞10a顶部的距离S1。由于控制器内部设置了负反馈系统，系统会将S1同S比较。如果，S1小于S，控制器会控制电机继续运动，传送钨丝继续前进，直到S1等于S，反之亦然。通过这样的负反馈控制，可以严格的控制钨丝6d端部到火花塞10a顶部的距离，控制的最小精度可到1mm。另外，控制器还可以控制送丝机构送丝的速度，更加完善了送丝机构的性能。\n[0051] 在调整好钨丝端部6d到火花塞10a顶部的距离后，需要在进行一次细调整。因为钨丝6d可能有弯曲，导致钨丝6d端部和火花塞10a顶部不在同一直线上。在第二次调整结束后，关闭操作孔。用抽气机将箱体内的空气从抽气孔1j抽走，然后再从充气孔1d冲入氩气，直至标准大气压时为止我们可以利用气压计1e观测室内的气压。\n[0052] 准备工作做好了以后，打开电磁铁电源，打开连接在钨丝6d和火花塞10a中间的高压脉冲电源。根据电弧放电原理，阳极和阴极之间会产生一段电弧，由于钨丝6d直接作为阳极，所以钨丝6d由于高温熔化，在表面张力的作用下形成了小球。又根据安培力抵消重力的思想知道，F安培力＝G＝BIL，当B和I不同时，安培力的大小也会发生变化。控制器的程序也会随着电流的变化调整B的变化，从而全过程的保证模拟失重条件。\n[0053] 由于放电时间、放电电压、放电频率、峰值电流和极间距离都会影响小球的球度。\n所以，本发明在控制器设置了程序。程序设定放电电压、放电频率、峰值电流、极间距离、放电时间都有一个范围，在其他量不变化的前提下，控制单一变量在这一范围内有规律的递增或递减变化。从而得到多组实验数据。\n[0054] 在烧球的过程中，图像监测系统2也会不断拍摄图像。同时同时数据采集卡也会不断采集电压、电流、电压频率、放电时间等参数，每组图片都有一组数据跟它对应。最终我们通过图像就可以发现球的品质变化，对应的也就得到了参数变化的规律了。\n[0055] 经过实验知，当放电电压为600v、放电频率为100HZ，放电时间为6S到14S、放电距离为1-3mm是球的品质最好，球度和偏心距离都非常小。以往在没有加磁场的试验中，最小的球度达0.5mm。利用本实验装置，球度可以小于0.5mm。