用于微機械結(jié)構(gòu)動態(tài)參數(shù)檢測的主動零差光纖干涉法的研究.pdf

1、微機電系統(tǒng)(MEMS,MicroElectroMechanical Systems)是一項新興的技術(shù),已經(jīng)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用.隨著MEMS的飛速發(fā)展,研發(fā)精度高、簡單便捷、成本低的新的檢測手段已經(jīng)成為MEMS發(fā)展的迫切需要.其中對MEMS微結(jié)構(gòu)的機械運動參數(shù)如位移、速度、振幅、固有頻率、振型、品質(zhì)因數(shù)Q、響應(yīng)時間和阻尼系數(shù)等進行精確測量是MEMS動態(tài)測試的重要內(nèi)容.現(xiàn)有的用于MEMS的動態(tài)測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格昂貴,限制了其在MEM

2、S微結(jié)構(gòu)測試中的廣泛應(yīng)用.該文作者研制了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、精度很高的用于MEMS微機械結(jié)構(gòu)動態(tài)測試的主動零差光纖干涉儀.該干涉儀基于光纖式馬赫-曾德干涉儀的基本結(jié)構(gòu),采用了主動跟蹤零差檢測法提取被測信號,并加入了專用于MEMS微結(jié)構(gòu)的顯微觀察裝置、試件激振系統(tǒng)和激光聚焦裝置,使得該干涉儀能對特征尺寸在微米量級的微機械結(jié)構(gòu)進行精度在納米量級的運動測量;增加自動掃描和信號處理模塊后,還能得到被測結(jié)構(gòu)的模態(tài)和阻尼等信息.使用目前的信號檢

3、測電路,該干涉儀的位移測量靈敏度約為0.1nm,精度在1nm左右.為了檢驗干涉儀的性能,作者選用了一種典型的MEMS微機械結(jié)構(gòu)--由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)光測力學(xué)實驗室研制的一種非制冷式紅外熱象儀的敏感單元--作為試件,測量了該敏感單元的動態(tài)參數(shù).同時,我們用另一種對該試件可行的方法測量了其動態(tài)參數(shù),并把兩種方法的結(jié)果與有限元模擬計算值進行了比較,證明了該干涉儀的測量結(jié)果是可靠的.實際測量證明該干涉儀工作穩(wěn)定可靠,使用方便,測量精度高.該干涉