MEMS微構(gòu)件動(dòng)態(tài)特性測(cè)試激勵(lì)裝置特性研究.pdf

1、MEMS微構(gòu)件動(dòng)態(tài)特性測(cè)試技術(shù)，主要包括振動(dòng)激勵(lì)、振動(dòng)測(cè)試和模態(tài)分析三個(gè)方面，激勵(lì)是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的基本環(huán)節(jié)。通過(guò)查閱文獻(xiàn)，綜述了目前應(yīng)用于MEMS微構(gòu)件動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的各種激勵(lì)技術(shù)，并通過(guò)比較分析各種激勵(lì)技術(shù)的特點(diǎn)，確定將壓電底座激勵(lì)方式作為研究對(duì)象。理論分析了以壓電陶瓷為激勵(lì)振子的底座激勵(lì)裝置在階躍電壓沖擊下的動(dòng)態(tài)特性，包括它所能激發(fā)的頻帶寬度和它自身的諧振頻率兩個(gè)方面，在理論上證明了利用該激勵(lì)裝置測(cè)試微構(gòu)件動(dòng)態(tài)特性的可行性。驅(qū)動(dòng)電

2、源的性能在很大程度上決定了壓電底座激勵(lì)裝置的動(dòng)態(tài)特性。設(shè)計(jì)并制作了壓電底座激勵(lì)裝置的驅(qū)動(dòng)電源，該電源可以分別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，并具防止因誤操作而導(dǎo)致其損壞的能力。測(cè)試了該電源的響應(yīng)上升時(shí)間，測(cè)試結(jié)果表明該電源基本可以滿足驅(qū)動(dòng)激勵(lì)裝置的需求。設(shè)計(jì)并搭建了壓電底座激勵(lì)裝置的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試系統(tǒng)，利用激光檢測(cè)電路檢測(cè)激勵(lì)裝置在振動(dòng)時(shí)引起光強(qiáng)在硅光二極管上的周期變化情況，從而檢測(cè)激勵(lì)裝置的動(dòng)態(tài)特性。該測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以測(cè)試振幅在微米級(jí)，振

3、動(dòng)頻率達(dá)到幾兆赫茲的離面振動(dòng)信號(hào)，可以滿足激勵(lì)裝置動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的需求。利用上述測(cè)試系統(tǒng)分別對(duì)上界面自由條件下的壓電陶瓷，無(wú)預(yù)緊力條件下的壓電陶瓷和有預(yù)緊力條件下的壓電陶瓷進(jìn)行了動(dòng)態(tài)特性測(cè)試，測(cè)試結(jié)果與理論分析基本相符，證明了理論分析的正確性和測(cè)試系統(tǒng)的可靠性，并得到如下結(jié)論：選取聲阻抗小的材料作為壓電陶瓷上蓋板，可以使壓電陶瓷激發(fā)出的頻帶變寬；對(duì)壓電陶瓷施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，可以增寬壓電陶瓷所激發(fā)出的頻帶寬度；通過(guò)改變壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)可以改變