用于微機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)參數(shù)檢測(cè)的主動(dòng)零差光纖干涉法的研究.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS,MicroElectroMechanical Systems)是一項(xiàng)新興的技術(shù),已經(jīng)在各個(gè)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(jiǎn)單便捷、成本低的新的檢測(cè)手段已經(jīng)成為MEMS發(fā)展的迫切需要.其中對(duì)MEMS微結(jié)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(shí)間和阻尼系數(shù)等進(jìn)行精確測(cè)量是MEMS動(dòng)態(tài)測(cè)試的重要內(nèi)容.現(xiàn)有的用于MEMS的動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格昂貴,限制了其在MEM

2、S微結(jié)構(gòu)測(cè)試中的廣泛應(yīng)用.該文作者研制了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、精度很高的用于MEMS微機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)測(cè)試的主動(dòng)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(dòng)跟蹤零差檢測(cè)法提取被測(cè)信號(hào),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(duì)特征尺寸在微米量級(jí)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行精度在納米量級(jí)的運(yùn)動(dòng)測(cè)量;增加自動(dòng)掃描和信號(hào)處理模塊后,還能得到被測(cè)結(jié)構(gòu)的模態(tài)和阻尼等信息.使用目前的信號(hào)檢

3、測(cè)電路,該干涉儀的位移測(cè)量靈敏度約為0.1nm,精度在1nm左右.為了檢驗(yàn)干涉儀的性能,作者選用了一種典型的MEMS微機(jī)械結(jié)構(gòu)--由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)光測(cè)力學(xué)實(shí)驗(yàn)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(cè)量了該敏感單元的動(dòng)態(tài)參數(shù).同時(shí),我們用另一種對(duì)該試件可行的方法測(cè)量了其動(dòng)態(tài)參數(shù),并把兩種方法的結(jié)果與有限元模擬計(jì)算值進(jìn)行了比較,證明了該干涉儀的測(cè)量結(jié)果是可靠的.實(shí)際測(cè)量證明該干涉儀工作穩(wěn)定可靠,使用方便,測(cè)量精度高.該干涉