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微机电系统谐振器面内运动检测的激光多普勒方法

钟莹  
【摘要】:随着微机电系统技术的迅速发展,对器件运动性能检测的需求日益迫切。本论文旨在探讨微机电系统器件的运动检测技术,主要研究了激光差动多普勒方法在面内运动检测中的应用。 论文建立了激光差动多普勒测量系统,用于检测谐振器在平面内的振动,系统的测量光轴垂直于被测速度。该系统主要由光学部分、信号处理电路、数据分析程序和微动调整装置等组成。光学系统中,在差动多普勒测量光路的基础上加入了CCD监控光路,用监视器观察被测器件调整过程和振动情况。电路系统从光学系统输出的高频信号中提取了多普勒信号。在计算机数据处理程序中,利用频谱分析、计数法等方法计算了谐振器的速度,并积分得到位移曲线。 测量了电动机转轴转速和加速度计校准仪的往复振动,验证了实验系统的可靠性和准确性。分别测量了四个谐振器的振动情况,得到了活动梳齿的谐振频率、瞬时速度和位移等,并用计算机显微视觉方法进行了比对实验。 论文研究了被测谐振器的调整和定位方法,并详细分析了在谐振器运动检测时,测量系统中可能出现的误差。 论文还建立了活动梳齿的振动模型,推导了活动梳齿的谐振频率和谐振振幅的解析解。基于体硅工艺,设计了谐振器的具体结构和工艺步骤,并利用有限元软件,分析了活动梳齿的静态响应和振动模态。进行了流水实验,给出了加工结果。


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