为测量微电机械系统(MEMS)谐振器的动态特性参数,根据MEMS谐振器运动图像的特点,将小波变换应用于MEMS谐振器运动轨迹的特征提取中.基于模糊图像合成技术,利用小波变换对MEMS谐振器的模糊运动图像进行了增强及降噪处理,并结合传统的图像处理方法,提取MEMS谐振器的运动轨迹,最终获得了MEMS谐振器的特性参数,从而可为MEMS器件的设计提供重要参考.实验结果表明,利用小波变换的方法获得了更好的测量精度,测量重复性误差为100nm.

为测量MEMS谐振器周期运动过程中各个时刻的运动特性及其动态特性参数，结合微器件的特征，利用光学的方法对MEMS器件进行了运动分析。提出了基于相位相关与块匹配相结合的运动检测技术，并对MEMS器件的运动图像序列做了分析与处理，得到了其动态特性参量，为MEMS器件的设计提供了重要参考。实验结果表明，该方法具有较好的测量精度和测量速度，测量重复性可达到44nm。

根据实际条件,选用了PWM脉宽调制技术作为电容式加速度计静电平衡回路的实现方法。该方法与其他方法相比,更易于实现,而且整体组成也较为简单。

微结构动态特性的测试方法对研发可靠的、能市场化的微机电系统(MEMS)是必需的.开发出了一种测试系统,能使微结构的三维运动可视化.系统包括:利用光学显微镜来实现微结构的放大,并将图像投影到CCD摄像机上;利用光切方法来获取一系列图像,以此来表征微结构的三维运动;利用频闪照明来冻结微结构的高速运动.通过研究微加工水平谐振器在激励条件下的三维运动,论证了系统的功能.

微机电系统(MEMS)测试的主要目的是为工程开发中的设计和模拟过程提供数据反馈,其中一个重要方面就是MEMS器件动态特性的高速可视化.介绍了一种基于计算机控制的频闪干涉测试系统,用来测量可动MEMS器件的离面运动,实现了纳米级分辨力.该系统采用改进的相移干涉算法,使用一个大功率激光二极管(LD)作为频闪照明的光源,可以实现1 MHz范围内大幅值(十几微米)的微运动测量.这种高离面灵敏度的测量方法特别适合进行微机械(光学)元件的动态特性测量.通过研究一个多晶硅微谐振器的动态特性说明了系统的强大功能.

频闪同步控制系统是微机电系统(MEMS)动态测试系统中的重要组成部分.为了满足MEMS发展对测试系统的需求,基于频闪成像技术,设计了一套频闪同步控制系统,用于采集高速运动的MEMS器件的清晰图像.系统采用虚拟仪器方式,通过软件控制波形发生器生成各类逻辑控制信号,驱动CCD摄像机、光源和图像采集卡等设备协调工作.实验表明,测量平面运动时,系统在50倍放大倍率下,可测器件运动速度达5.1 m/s,测量分辨率优于180 nm,测量重复性为40 nm.

为了对MEMS的微结构平面运动特性参数进行提取和分析,基于机器微视觉构建MEMS动态测试系统,提出模糊图像合成技术.在连续光照明下获取微结构运动图像,利用光学检测方法增强模糊特征带,引入亚像素定位技术提取特征结构边缘,最终获得微结构的平面运动特性参数.实验结果表明,该系统测量误差小于100 nm,具有较好的测量重复性精度.与现有系统相比,该系统测量原理简单,实现方便,且能满足微结构的测试需求.

在MEMS动态测试过程中,由于MEMS器件的运动频率都比较高,如何获得高速运动的MEMS器件的清晰图像,是MEMS动态特征提取与分析的前提.本文基于机器微视觉的MEMS动态测试系统,设计了一套频闪驱动电路,用于采集高速运动的MEMS器件的清晰图像.从而为后续MEMS器件动态特征的提取和分析做充分的准备.

描述了一种用于微机电系统(MEMS)纳米级微运动测量的Mirau显微干涉系统.该系统利用商业化的Mirau显微干涉仪,它直接安装在光学显微镜上,用于测量一个表面微加工水平谐振器的三维运动.面内运动取决于亮场在最佳焦平面处的图像,而离面运动则取决于频闪得到的干涉图像,该图像在物镜纳米定位器的8个不同位置处得到.实验结果表明了系统进行面内和离面运动测量的纳米级分辨力.