随着微机电系统(MEMS)技术的迅速发展,对器件运动性能检测的需求日益迫切。采用激光差动多普勒测量技术能准确可靠地对MEMS器件进行动态特性测试。本文介绍了激光差动多普勒系统的信号处理电路的设计,主要包括放大电路、相敏检波电路和滤波电路。放大电路能将40MHz频率信号放大100倍,相敏检波电路滤除了高频信号,分离出多普勒频移信号,滤波电路进一步滤除相敏检波电路输出

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量

技

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第3卷第6 O期 20 0 7年 6月

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激光差动多普勒的信号处理电路设计 向红标张涛李醒飞张国雄 (天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津 3 0 7 ) 0 0 2

摘

要：随着微机电系统( MS技术的迅速发展，器件运动性能检测的需求日益迫切。采用激光差动多普勒测 ME )对

量技术能准确可靠地对 ME MS器件进行动态特性测试。本文介绍了激光差动多普勒系统的信号处理电路的设计，主要包括放大电路、相敏检波电路和滤波电路。放大电路能将 4 0MHz频率信号放大 1 0, 0倍相敏检波电路滤除了高频信号，分离出多普勒频移信号，滤波电路进一步滤除相敏检波电路输出信号中的载波信号和高频噪声。本电路设计最终实现了从光路系统输出的高频信号中提取多普勒信号。 关键词：微机电系统；激光多普勒；动态测试 中图分类号：T 1 N9 1文献标识码：A

De i n o i f r nta a e p e i na o e s c r u t sg f d f e e i ll s r Do pl r s g lpr c s i c i Xin n b a Z a g Ta Li n f i Z a g Gu x o g a g Ho g i o hn o Xi g e h n o in

( tt yL b rtr f rcs nMesrn c n lg n n tu ns Tini ies y Ta j 0 0 2 SaeKe a oaoyo eio auigTeh oo ya dIsrme t, aj Unv ri, ini 3 0 7 ) P i n t n

Ab ta t W i h e e o me t o h EM S,t e t s i g r q i me to e ie’mo i n c p h l y i r e t Th sr c: t t e d v lp n ft e M h h e t e ur n e n fd vc s t a a i t s u g n . o i e d f e e t l a e p lrt c n q ei r d b e t e a o t d f rd n m i t s i g n t ep p r e i n o i n l ic i i i r n i s rDo p e e h i u sc e i l ob d p e y a c e t .I h a e,d

sg fsg a r u t n f a l o n c t ed fe e t l a e p lrs s e i to u e h i r n i s rDo p e y t m i r d c d,wh c cu e m p i e,p a e s n ii ed t co n l rcr u L f a l sn ih i ld s a l ir h s - e st e e t ra d f t ic i n f v i e Th mp i e ic i c n ma n f 0一i e ft e4 M Hzf e u n y sg a;t ep a es n i v e e t rcr utfl a e ea l irc r u t a g iy 1 0 t s o h 0 f m r q e c i n l h h s -e st ed t c o ic i i r ts i t h g e u n y sg a,r t a e h p l rfe u n y sg a,a a wh l h l rcr ute i n t st ec r irwa e i h fq e c i n l e r c st eDo p e q e c i n l n me n i t ef t ic i l r r d e ie mi a e h a re v

a ihfeun ys n l up t rm h s-e s i eetr i uL Th h l sse fll eojcie oe t c d n hg q ec i a o tu o p aesniv dtco r i e oe ytm flt bet xr t r g f te cc w u is h vt a Do p e i n lfo t e h g e u n y o t u i n l fo t a y t m. p lr sg a r m h i h fq e c u p t s a p i ls s e r g o c Ke wo d:M EM S; ls rDo p e; d a i t s i g y rs a e p lr n y m c et n

0引

言

束测量光的多普勒频移的差值。系统输出的信号的信噪比高，干扰的能力更强L。抗 4]如图 1示，光器发出频率为，的光，声光调制所激 0经器后分为两束，中一束经反射镜 M反射后与另一束平其行，两束光在经过 3半透半反镜后进入 4x倍物镜这个 0

微机电系统 ( co ee t ncmeh ncls se, mi lcr i r o c a ia y tms ME )近年来新兴的交叉学科 L, MS以其微型化

MS是 1 ME]

的优势在汽车、电子、电、电等行业和军事领域有着极家机为广阔的应用前景[。随着硅微机械加工技术的发展， 2]微机电系统器件体积小、量大、批成本低的特点日益显著，其应用范围越来越广泛，试系统的需求也越来越迫切。对测 激光多普勒技术的基本原理是通过检测由被测物体运动引起的多普勒频移而检测被测物体运动速度，一种是在宏观物体运动检测中常用的、达到很高精度的测量方能法。激光多普勒技术在微机电系统检测领域中有着显著的优势嘲。

L, 1经显微物镜汇聚到被测物上。其中，透镜 L 4收集自 N反射回来的散射光，散射光汇聚进入光电接收器； 3将透镜 L将收集到的照明光入射到显微物镜中，而打到被 3从测物上，达到照明的目的(即柯勒照明原理 )透镜 L收集； 2

1多普勒测量方法与光路系统 差动多普勒的测量方法是把两束强度相近的测量光束聚焦到被测表面上，收集两束不同角度测量光束产生的散射光，两束散射光混频形成的差拍信号的频率等于两这 图 1实验系统图

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