基于電光效應(yīng)的MEMS微結(jié)構(gòu)動態(tài)測試研究.pdf

1、MEMS（微機電系統(tǒng)）三維動態(tài)性能測量，用來表征 MEMS器件在高速運動狀態(tài)下的穩(wěn)定性和可靠性，在MEMS產(chǎn)品研發(fā)過程中舉足輕重。隨著時代的發(fā)展，MEMS微結(jié)構(gòu)動態(tài)機械性能的測量日益重要。傳統(tǒng)的MEMS微結(jié)構(gòu)測量方法，例如原子力顯微鏡和電子掃描顯微鏡等都無法測量MEMS微結(jié)構(gòu)動態(tài)機械性能。所以，本論文對頻閃顯微視覺和頻閃顯微干涉做了詳細研究，設(shè)計出一種基于電光效應(yīng)MEMS微結(jié)構(gòu)三維動態(tài)測量系統(tǒng)，對MEMS進行了面內(nèi)運動和離面運動測量，并

2、實現(xiàn)相應(yīng)的三維顯示和算法處理。
　　本論文設(shè)計的MEMS微結(jié)構(gòu)三維動態(tài)測量同步控制系統(tǒng)，硬件部分有兩處較前人作出改進。一是將聲光調(diào)制器改為電光調(diào)制器，激光信號的頻率可以由1MHz增大到10MHz,曝光的時間就由原來的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。由于沒有機械運動部件，所以改善了重復(fù)性。論文利用MCU和FPGA來控制激光的頻閃和CCD相機的拍攝。論文軟件部分，編寫了基于MF

3、C的上位機程序。上位機給測量系統(tǒng)提供操作界面，實現(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和顯微干涉技術(shù)，通過實驗數(shù)據(jù)對比分析了MEMS微結(jié)構(gòu)面內(nèi)運動和離面運動相關(guān)算法。論文利用亞像素步長相關(guān)法、二次曲面擬合法和標準化協(xié)方差相關(guān)法，實現(xiàn)亞像素級模板匹配。采用單純形搜索法和序貫相似性檢測算法，進一步提高匹配速度。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