顯微干涉測量中的Fourier變換法研究.pdf

1、微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical Systems,簡稱MEMS)靜態(tài)形貌和運動測試是MEMS技術的基礎,并對MEMS設計、加工、質量檢測具有重大作用. 光學測試方法特別是位相測試方法由于非接觸、全場測量、精度高和速度快等優(yōu)點而受到MEMS測試工作者的重視和研究.迄今已有多種位相測量方法,如外差法、時間相移法、空間相移法、載波空間相移法、載波傅立葉變換法等.傅立葉變換法(Fourier Transfor

2、m Method,簡稱FTM)測試方法可以從一幅干涉圖像中提取出位相分布,實現(xiàn)簡單且測試速度快,在位相測試理論研究和工業(yè)運用中占有重要地位.本文以基于顯微干涉技術的MEMS測試平臺為基礎,對FTM測量方法進行了系統(tǒng)理論的分析和研究,所做的工作主要有: 1.對FTM中載波的確定和消除問題進行了研究.本文對FTM位相提取原理進行深入思考,結合FTM在位相測試中的具體運用和測試理論,采用三維坐標旋轉法直接對器件形貌進行調平消除載波的辦

3、法代替原來的頻移消除載波法. 2.對FTM分析方法中可能存在的位相反轉現(xiàn)象進行理論分析并提出了相應的位相反轉矯正方法.傳統(tǒng).FTM中由于濾波位置先決作用,實際位相提取中可能存在部分或全部的位相反轉分布,本文結合相移技術,對位相反轉問題進行了分析和解決. 3.對空間域消除背景光的可行性進行了研究,解決了FTM中濾波位置和范圍的確定問題.以往的FTM對測試對象外形特點具有嚴格要求,帶通濾波函數(shù)設計的不確定性成為了實現(xiàn)FTM自

4、動測量的一大難點.本文通過曲面擬合消除背景光,使FTM分析不僅可直接進行半平面濾波,還可以實現(xiàn)自動測試和對復雜形貌器件的測量. 4.對FTM在MEMS運動測試中的運用進行了研究.結合頻閃照明技術、時間一空間位相展開技術,FTM可對周期運動的MEMS器件進行自動檢測,測量只需要一組干涉圖像.本文還進行了MATtAB環(huán)境中融合位相提取、展開、位相一高度信息轉換和基準面調平算法的測量軟件編寫和實現(xiàn). 5.實驗驗證測試方法性能.