Mems三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】MEMS 三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)屬于測試系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種 MEMS 三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)的改進。本發(fā)明提供一種測試過程具有高速可視化非接觸性特點的 MEMS 三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)。本發(fā)明包括顯示干涉儀、顯微視覺模塊、頻閃照明模塊、 PZT 驅(qū)動器、 PZT 相移器、多功能數(shù)據(jù)卡、信號放大器、圖像采集模塊，其結(jié)構(gòu)要點是：顯示干涉儀、顯微視覺模塊、頻閃照明模塊、 PZT 驅(qū)動器、 PZT 相移器、多功能數(shù)據(jù)卡、信號放大器、圖像采集模塊依次相連。
【專利說明】MEMS三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于測試系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種MEMS三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)的改進。

【背景技術(shù)】
[0002]微器件靜動態(tài)測試方法對微機電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)計、制造和可靠性具有非常重要的意義。通過測試，可確定MEMS器件三維微運動情況、材料屬性及機械力學(xué)參數(shù)，建立或驗證其理論模型和失效機理，指導(dǎo)其結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，降低批量生產(chǎn)成本，推進MEMS產(chǎn)業(yè)化進程。
[0003]MEMS具有極微小尺寸和超高頻振動響應(yīng)的特點?；趬弘姟⒐鈴椇蛻?yīng)變等效應(yīng)的傳統(tǒng)接觸式測量方法無法勝任MEMS器件動態(tài)特性測量。激光多普勒振動儀(LDV，laserDoppler vibrometer)是典型的非接觸式無損測量設(shè)備，能以nm級精度實現(xiàn)頻率達MHz以上的離面運動測量，但由于無法一次性同時測量多點的運動，只能采用掃描方式，不可避免地引入掃描控制難度和測量誤差。計算機微視覺系統(tǒng)，采用頻閃觀測、多焦平面成像和景深處理等技術(shù)，該系統(tǒng)可以進行高精度面內(nèi)運動測量，但難以獲得同樣精度的離面運動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明就是針對上述問題，提供一種測試過程具有高速可視化非接觸性特點的MEMS三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括顯示干涉儀、顯微視覺模塊、頻閃照明模塊、PZT驅(qū)動器、PZT相移器、多功能數(shù)據(jù)卡、信號放大器、圖像采集模塊，其結(jié)構(gòu)要點是:顯示干涉儀、顯微視覺模塊、頻閃照明模塊、PZT驅(qū)動器、PZT相移器、多功能數(shù)據(jù)卡、信號放大器、圖像采集模塊依次相連。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，顯微干涉儀采用偏振型顯微干涉儀。
[0007]本發(fā)明有益效果。
[0008]本發(fā)明用頻閃照明、顯微干涉和計算機微視覺等非接觸式技術(shù)，通過偏振型TwymanrGreen顯微干涉儀、計算機微視覺系統(tǒng)和頻閃照明系統(tǒng)相結(jié)合,構(gòu)建了 MEMS三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)。頻閃照明系統(tǒng)自動采集MEMS高速運動的清晰圖像。利用5步相移干涉(PSI)算法和去包裹算法,通過偏振型TwymanrGreen顯微干涉儀測量MEMS器件表面靜態(tài)形貌、離面運動和垂向變形?；谟嬎銠C微視覺系統(tǒng)，提出了高速高精度的亞像素模板匹配算法，測量MEMS器件面內(nèi)剛體運動。測試過程具有高速可視化非接觸性特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]為本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及【具體實施方式】，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0010]圖1是本發(fā)明電路原理框圖。

【具體實施方式】
[0011]如圖所示，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括顯示干涉儀、顯微視覺模塊、頻閃照明模塊、PZT驅(qū)動器、PZT相移器、多功能數(shù)據(jù)卡、信號放大器、圖像采集模塊，其特征在于顯示干涉儀、顯微視覺模塊、頻閃照明模塊、PZT驅(qū)動器、PZT相移器、多功能數(shù)據(jù)卡、信號放大器、圖像采集模塊依次相連。
[0012]作為一種優(yōu)選方案，顯微干涉儀采用偏振型顯微干涉儀。
[0013]遮光閘遮住射入?yún)⒖计矫骁R的光線，系統(tǒng)為顯微視覺系統(tǒng)。通過多功能數(shù)據(jù)卡提供周期性激勵信號和脈沖信號，使MEMS器件周期性運動，同時激光二極管(LD)發(fā)出頻閃光。使LD頻閃光的閃光頻率與MEMS器件周期性激勵信號的頻率相等，即使MEMS器件做超高頻高速運動，系統(tǒng)拍攝的總是凍結(jié)不變的圖像。通過調(diào)整頻閃光脈沖與激勵信號的相對延時，可獲得該激勵周期內(nèi)不同時刻的多幅視覺圖。
[0014]光線通過遮光閘時，系統(tǒng)則為偏振型TwymanrGreen顯微干涉儀。由PZT相移器以Νλ/8( λ為頻閃光波長，#0，1，2，3，4)的微小位移移動參考鏡，可獲得不同移相的一組(5幅)干涉圖像集。通過頻閃照明和相對延時，可獲得MEMS器件激勵周期內(nèi)不同時刻的多組干涉圖像集。
[0015]基于VisualC++，開發(fā)了數(shù)據(jù)處理軟件，主要包括基于計算機視覺的面內(nèi)運動測量和基于顯微干涉的離面運動測量2個模塊。對視覺圖像進行亞像素模板匹配可得到MEMS器件平面內(nèi)剛體運動情況。對干涉條紋圖去噪聲，進行包裹相位計算和組內(nèi)、組間去包裹可得出MEMS器件表面靜態(tài)形貌、垂向變形和離面運動情況。由于MEMS器件運動是離面運動和面內(nèi)運動的復(fù)合運動，計算離面運動時，需結(jié)合當時面內(nèi)運動測量結(jié)果消除干涉圖的面內(nèi)平移。
[0016]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明，對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明所提交的權(quán)利要求書確定的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.MEMS三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)包括顯示干涉儀、顯微視覺模塊、頻閃照明模塊、PZT驅(qū)動器、PZT相移器、多功能數(shù)據(jù)卡、信號放大器、圖像采集模塊，其特征在于顯示干涉儀、顯微視覺模塊、頻閃照明模塊、PZT驅(qū)動器、PZT相移器、多功能數(shù)據(jù)卡、信號放大器、圖像采集模塊依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述MEMS三維靜動態(tài)測試系統(tǒng)，其特征在于顯微干涉儀采用偏振型顯微干涉儀。
【文檔編號】G01B11/24GK104457561SQ201310418413
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月14日
【發(fā)明者】王穎, 詹旭濤 申請人:王穎