微位移测量

第２７卷第１期光学学报

Ｖ０１．２７，Ｎｏ．１

２００７年１月

ＡＣＴＡ０ＰＴＩＣＡＳＩＮＩＣＡＪａｎｕａｒｙ，２００７

文鬻编号：０２５３—２２３９（２００７）Ｏｌ一∞６３～５

基于激光差动多普勒效应的微机电系统动态测试技术＊

张

涛

冷长林钟莹张国雄

（天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验窒，天津３０００７２）

摘要：提出了一种用于测量微机电系统（ＭＥＭＳ）器件瞬时速度、位移的测量系统。采用激光差动多普勒技术，检测谐振器在乎纛海戆振动，溺羹垂塞予系统溜量毙辘方是懿摄凄速发。势在差动多善懿测量毙籍鹣基戳上麓入了ＣＣＤ监测光路，炎辩观察被测器佟调整过程帮振动情浇。通过处理电路从光学系统输搿豹高频信号中提取多普赣信号，利用Ｌａｂｖｉｅｗ和Ｍａｔｌａｂ软件对采集的多普勒信号进行时频分析，得到被测器件的运动参量。通过对测点的微定位，对ＭＥＭＳ器件进行整平面的扫描，得到器件振动的瞬时速度场，为进一步对ＭＥＭＳ器件的高阶谱振动分析及扭转分析提供了一定的基础秘必要的支持。关键词：

光学溅鳖；凄态滋试；藏凄多普赣；皴撬懑系统；眩菝分携

中图分类号：ＴＮ２４７

文献标识码：Ａ

ＭＥＭＳＤｙｎａｍｉｃＴｅｓｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＢａｓｅｄ

ｏｎ

ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＬａｓｅｒ

ＤｏｐｐｌｅｒＥｆｆｅｃｔ

ＺｈａｎｇＴａｏ

ＬｅｎｇＣｈａｎｇｌｉｎＺｈｏｎｇＹｉｎｇＺｈａｎｇＧｕｏｘｉｏｎｇ

（ＳｔａｔｅＫｅｙ

ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｅｃｉｓｉｏｎＭｅａｓｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：

Ａｓｙｓｔｅｍ

ｕｓｅｄ

ｆｏｒｔｅｓｔｉｎｇ

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ｓｙｓｔｅｍ（ＭＥＭＳ）ｄｅｖｉｃｅｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．矗ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌａｓｅｒＤｏｐｐｌｅｒｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓａｄｏｐｔｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｉｎ—ｐｌａｎｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆＭＥＭＳｒｅｓｏｎａｔｏｒａｎｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｖｅｌｏｃｉｔｙｗｈｉｃｈｉＳｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏｔｈｅｏｐｔｉｃａｌａｘｉｓｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇ

ｓｙｓｔｅｍ．ＡＣＣＤｃａｍｅｒａｗｉｔｈｉｍａｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｔｏｏｂｓｅｒｖｅｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｄｊｕｓｔｍｅｎｔａｎｄｒｅｓｏｎａｔｏｒｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓｉｓ

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引言

过ＭＥＭＳ动态测试技术来进行衡量；同时，通过动微撬电系统（ＭＥＭＳ）是多学科交叉融合的蓠态测试技术，还可戮研究一系襄福关的鏊礁理论闻沿技术，以其微型化的优势，在汽车、电子、家电、机题。ＭＥＭＳ动态测试技术近年来得到了国内外许电等行业和军事领域有着极为广阔的应用前景。

多ＭＥＭＳ研究机构的高度重视Ｌ１ｊ。

随着ＭＥＭＳ从研究阶段逐渐步入产业化阶段，

频闪成像、计算机视觉和干涉测量技术以及激其对溅试系统麓需求氇越来越遥甥。特爰是动态特光多普教溯振技术作势嚣静主要的通鼷ＭＥＭＳ动

性的测试技术，这麓因为ＭＥＭＳ的动态特性决定了态测试技术，得到了广泛的研究和应用。而激光多

ＭＥＭＳ器件的基本性能；而且ＭＥＭＳ微结构三维普勒测量技术又以其精度高、线性度好、动态响应微运动情况、材料属性及机械力学参量、ＭＥＭＳ可

快、测量范围大及非接触测量等特点在各种运动测靠性与器件失效模式、失效撬理等关键闽题均可通

量中褥刹了很大的发展。本文提出了一种基予激光

＊国家自然科学熬企（５０２７５１０８）资助项目。

作者简介：张涛（１９８２一），男，江苏人，硕士研究生，主要从事微机电系统动态测试技术的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｔｌｌ７＠ｅｙｏｕ．ｃｏｒｎ导师简介：张凰雄（１９３６一），男，教授，博士生导师，主要从事精密测量、智能测量技术的研究。收穰Ｅｔ蘩：２００６—０１—０４；｝｜芟羁骖改穰Ｅｔ麓：２００６—０４－０６

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