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《天津大学》 2004年
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基于显微干涉术的微机电系统动态测试方法与系统的研究

郭彤  
【摘要】:微机电系统(MEMS)测试的主要目的是为科学研究与产品开发中的各个环节提供数据反馈,其中一个重要方面就是MEMS器件三维运动特性的表征。一种基于显微干涉术的计算机控制的动态测试系统被开发,用于MEMS可动部件的离面运动特性测量,实现了纳米级分辨力。论文完成了以下主要工作: 1.对干涉条纹自动分析技术进行讨论,重点介绍了时间相移干涉高精度测试方法,针对三个核心算法-相位提取算法、相位展开算法和图像预处理算法展开分析; 对影响相位提取精度的误差源进行详细分析,并提出了相应的解决方案; 2.系统地分析了国内外MEMS静态和动态测试技术,基于虚拟仪器的模块化设计思想构建了集光学、机械、电子、计算机于一体的MEMS动态测试平台,满足了MEMS测试的多种需要,实现了高精度、快速、大量程非接触测量,系统配置灵活,可扩充性好、通用性强、容易操作; 设计并调试了频闪驱动电路和高压放大电路,实现了MEMS器件的频闪照明和高压静电驱动; 设计了LED频闪照明和MEMS器件驱动之间的同步控制方案,通过软件进行延迟补偿,实现了高精度、宽频MEMS运动特性的测量; 3.将相移技术分别应用在单色光干涉测量、时间平均干涉测量以及白光垂直扫描干涉测量中,实现了对干涉条纹相位信息的调制,可以用于MEMS器件运动特性的分析中; 4.提出了利用条纹对比度这个重要参数来进行图像质量分析、相位提取算法分析、质量图导引的局部相位展开算法和加权最小二乘全局相位展开算法分析,并应用对比度变化实现时间平均干涉方法和白光垂直扫描干涉方法对MEMS器件离面运动的测量; 5.提出了MEMS器件离面运动分析中的基于时间轴和空间轴的双向相位展开思想,将MEMS器件运动的空间信息和时间信息有机结合起来,有利于对MEMS器件动态过程进行分析,配合基于模板的全场重建技术,实现了对MEMS器件的整体三维运动表征; 6.提出了MEMS运动特性的差分测量方法,通过选取被测器件上的固定点作为参考点,可以减小随机噪声对MEMS器件运动特性测量的影响,提高了系统测量的重复性和精度。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TH703

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 郭彤;胡春光;陈津平;傅星;胡小唐;;垂直扫描白光干涉术用于微机电系统的尺寸表征[J];光学学报;2007年04期
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1 李楠;基于底座激励的微器件动态特性测试系统[D];大连理工大学;2006年
2 宋孝勇;微结构振动特性的自由衰减测试方法[D];天津大学;2006年
3 赵大博;MEMS压阻式微接触测头测试校准系统的研究[D];天津大学;2007年
4 齐浩;电子散斑干涉测量技术在微结构测试中的应用研究[D];天津大学;2007年
5 丁丽丽;基于斐索干涉仪的纳米测量机测头的开发[D];天津大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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【共引文献】
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10 罗元;聂俊齐;张毅;;MEMS测量中一种新型的亚像素定位技术[J];半导体光电;2012年02期
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6 颜黄苹;黄元庆;;微/纳制造与微/纳测量技术综述[A];福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会论文集[C];2005年
7 魏兵;夏明安;;先进的MEMS封装技术及应用[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集(1)[C];2008年
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9 王保丰;唐歌实;谢剑锋;杜杉杉;邱巍巍;;一种基于计算机视觉的月球车与着陆器相对定位方法[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
10 苑云;陈斌;曾首义;;一种测量射弹作用后靶板形状的简易光刀法[A];第16届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2007年
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7 易学锋;单反数码相机精密位移测量研究[D];武汉大学;2009年
8 杨玉芬;基于模糊数学的机械零件表面结构几何特征研究[D];太原理工大学;2011年
9 晁侃;微流控系统调控电渗流和热效应数值研究[D];华中科技大学;2011年
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8 姚国良;压电微悬臂梁的动态特性测试[D];大连理工大学;2010年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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1 王军;短相干光干涉在晶体特性参数和微观表面形貌测量中的应用研究[D];南京理工大学;2010年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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6 小雪;坚持白主创新 争创世界一流[N];中国信息报;2008年
7 小雨;中国数采和虚拟仪器成功探索30周年[N];中国信息报;2009年
8 苏月琼;虚拟仪器渐成气候[N];中国电子报;2001年
9 重庆 肖庆涛;让电脑变成一台虚拟仪器[N];电脑报;2002年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 罗守南;基于超声多普勒方法的管道流量测量研究[D];清华大学;2004年
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9 钟莹;微机电系统谐振器面内运动检测的激光多普勒方法[D];天津大学;2005年
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2 陶文武;基于虚拟仪器的电梯钢丝绳接头性能测试系统的研究与开发[D];西安建筑科技大学;2004年
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4 贾少华;基于USB的高速数据采集和信号发生模块的研究与设计[D];电子科技大学;2004年
5 谢力元;塔康导航机载设备自动测试系统的研究与实现[D];西安电子科技大学;2005年
6 秦帅;虚拟实验室仪器类库的研究与设计[D];东北师范大学;2010年
7 尼凌飞;基于虚拟仪器的电机VXI测试系统设计与实现[D];西北工业大学;2003年
8 丁军;基于虚拟仪器的水泵机组振动监测及故障诊断技术研究[D];扬州大学;2004年
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10 杭利军;可移动式风蚀风洞数据采集处理系统的研究与开发[D];内蒙古农业大学;2004年
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