MEMS壓阻式微接觸測頭測試校準(zhǔn)系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來，隨著微米/納米加工技術(shù)的迅速發(fā)展，對加工過程中幾何量的檢測手段提出了更高的要求。傳統(tǒng)坐標(biāo)測量機測量不確定度在微米級，已經(jīng)不能滿足上述需求。因此，具備納米級分辨力，可用于微小尺寸、位置和其它形貌測量的納米坐標(biāo)測量機將是未來微/納測量領(lǐng)域不可或缺的工具。納米坐標(biāo)測量機主要由定位平臺和測頭兩部分組成，平臺用來實現(xiàn)大范圍、高精度的移動和定位，測頭用來感受被測信號并對其進行轉(zhuǎn)換和測量。 本文針對課題組自行設(shè)計開發(fā)的MEMS壓阻式測

2、頭，利用一種新型的納米測量和定位機(NMM)平臺對測頭實際性能參數(shù)進行測試和標(biāo)定。根據(jù)測頭信號檢測的要求，設(shè)計了信號調(diào)理和采集電路，開發(fā)了測試校準(zhǔn)軟件，提高了系統(tǒng)性能和效率。對裝配完成的測頭進行標(biāo)定實驗，結(jié)果表明測頭工作特性良好，測試校準(zhǔn)系統(tǒng)達到了預(yù)期要求。 本文主要完成的工作： (1)通過仿真和對比確立了測頭采用的MEMS傳感器結(jié)構(gòu)。依據(jù)壓阻設(shè)計和檢測原理，設(shè)計了傳感器上壓阻的排布位置和連接方式。對設(shè)計、加工完成的ME

3、MS傳感器進行封裝、中心定位和測桿粘貼，裝配完成壓阻式測頭。 (2)提出針對該壓阻式測頭的測試校準(zhǔn)方案。方案以NMM為定位平臺，還包括測頭模塊、信號檢測及采集電路、CCD監(jiān)視單元，測量校準(zhǔn)軟件等。 (3)設(shè)計和調(diào)試了以單片機為核心的測頭信號自動采集電路，主要包括信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲、液晶顯示和傳輸幾部分。 (4)針對測試校準(zhǔn)系統(tǒng)的軟件需求，開發(fā)了NMM操作程序、單片機控制程序和LabWindows上位機