MEMS壓阻式微接觸測(cè)頭測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)的研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著微米/納米加工技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)加工過程中幾何量的檢測(cè)手段提出了更高的要求。傳統(tǒng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量不確定度在微米級(jí)，已經(jīng)不能滿足上述需求。因此，具備納米級(jí)分辨力，可用于微小尺寸、位置和其它形貌測(cè)量的納米坐標(biāo)測(cè)量機(jī)將是未來(lái)微/納測(cè)量領(lǐng)域不可或缺的工具。納米坐標(biāo)測(cè)量機(jī)主要由定位平臺(tái)和測(cè)頭兩部分組成，平臺(tái)用來(lái)實(shí)現(xiàn)大范圍、高精度的移動(dòng)和定位，測(cè)頭用來(lái)感受被測(cè)信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換和測(cè)量。 本文針對(duì)課題組自行設(shè)計(jì)開發(fā)的MEMS壓阻式測(cè)

2、頭，利用一種新型的納米測(cè)量和定位機(jī)(NMM)平臺(tái)對(duì)測(cè)頭實(shí)際性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和標(biāo)定。根據(jù)測(cè)頭信號(hào)檢測(cè)的要求，設(shè)計(jì)了信號(hào)調(diào)理和采集電路，開發(fā)了測(cè)試校準(zhǔn)軟件，提高了系統(tǒng)性能和效率。對(duì)裝配完成的測(cè)頭進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明測(cè)頭工作特性良好，測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期要求。 本文主要完成的工作： (1)通過仿真和對(duì)比確立了測(cè)頭采用的MEMS傳感器結(jié)構(gòu)。依據(jù)壓阻設(shè)計(jì)和檢測(cè)原理，設(shè)計(jì)了傳感器上壓阻的排布位置和連接方式。對(duì)設(shè)計(jì)、加工完成的ME

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