基于電光效應(yīng)的MEMS微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)測(cè)試研究.pdf

1、MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）三維動(dòng)態(tài)性能測(cè)量，用來(lái)表征 MEMS器件在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的穩(wěn)定性和可靠性，在MEMS產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中舉足輕重。隨著時(shí)代的發(fā)展，MEMS微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)機(jī)械性能的測(cè)量日益重要。傳統(tǒng)的MEMS微結(jié)構(gòu)測(cè)量方法，例如原子力顯微鏡和電子掃描顯微鏡等都無(wú)法測(cè)量MEMS微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)機(jī)械性能。所以，本論文對(duì)頻閃顯微視覺(jué)和頻閃顯微干涉做了詳細(xì)研究，設(shè)計(jì)出一種基于電光效應(yīng)MEMS微結(jié)構(gòu)三維動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)MEMS進(jìn)行了面內(nèi)運(yùn)動(dòng)和離面運(yùn)動(dòng)測(cè)量，并

2、實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的三維顯示和算法處理。
　　本論文設(shè)計(jì)的MEMS微結(jié)構(gòu)三維動(dòng)態(tài)測(cè)量同步控制系統(tǒng)，硬件部分有兩處較前人作出改進(jìn)。一是將聲光調(diào)制器改為電光調(diào)制器，激光信號(hào)的頻率可以由1MHz增大到10MHz,曝光的時(shí)間就由原來(lái)的1us變?yōu)?.1us，提高了拍攝系統(tǒng)采樣率。二是基于電光效應(yīng)原理在參考鏡前加鈮酸鋰移相器。由于沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，所以改善了重復(fù)性。論文利用MCU和FPGA來(lái)控制激光的頻閃和CCD相機(jī)的拍攝。論文軟件部分，編寫(xiě)了基于MF

3、C的上位機(jī)程序。上位機(jī)給測(cè)量系統(tǒng)提供操作界面，實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的輸入、圖像采集保存和處理等功能。論文深入研究了顯微視覺(jué)和顯微干涉技術(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析了MEMS微結(jié)構(gòu)面內(nèi)運(yùn)動(dòng)和離面運(yùn)動(dòng)相關(guān)算法。論文利用亞像素步長(zhǎng)相關(guān)法、二次曲面擬合法和標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)方差相關(guān)法，實(shí)現(xiàn)亞像素級(jí)模板匹配。采用單純形搜索法和序貫相似性檢測(cè)算法，進(jìn)一步提高匹配速度。論文在總結(jié)了傳統(tǒng)路徑去包裹算法、路徑無(wú)關(guān)去包裹算法和路徑跟蹤去包裹算法的基礎(chǔ)上，提出了一種由新的質(zhì)量圖引