MEMS扭轉(zhuǎn)微鏡的力學(xué)特性分析.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)自20世紀(jì)80年代中期發(fā)展至今一直受到世界各發(fā)達(dá)國家的廣泛重視，被認(rèn)為是一項(xiàng)面向21世紀(jì)可以廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)。MEMS，即微機(jī)電系統(tǒng)，是指采用微機(jī)械加工技術(shù)可以批量制作的集微型傳感器、微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、接口、通訊等于一體的微型器件或微型系統(tǒng)。目前，MEMS技術(shù)幾乎可以應(yīng)用于所有的行業(yè)領(lǐng)域，其主要對象包括微驅(qū)動(dòng)器、微執(zhí)行器和微傳感器，并逐步向微光學(xué)、微機(jī)器人、微氣動(dòng)、微液壓等方向發(fā)展。扭轉(zhuǎn)

2、微鏡是近年來隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展而逐漸得到廣泛應(yīng)用的一種微型光學(xué)器件，在現(xiàn)代光學(xué)通訊、光計(jì)算、投影顯示、高清晰度電視等方面有著十分廣泛的應(yīng)用。 本文比較了兩種扭轉(zhuǎn)微鏡的模型——僅考慮扭轉(zhuǎn)變形的模型和扭轉(zhuǎn)一彎曲耦合變形的模型，通過與文獻(xiàn)中試驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較可知耦合模型更為合理。在靜電力的計(jì)算中充分考慮了邊緣效應(yīng)的影響，對微鏡的靜電力進(jìn)行了修正，并采用修正后的靜電力來計(jì)算微鏡的驅(qū)動(dòng)力(力矩)。由于考慮了邊緣效應(yīng)，微鏡動(dòng)力學(xué)方程中的激勵(lì)

3、項(xiàng)變得非常復(fù)雜，無法求出其解析表達(dá)式，因此本文采用數(shù)值積分來計(jì)算動(dòng)力學(xué)方程中的激勵(lì)項(xiàng)。通過比較證明本文所提出的數(shù)值計(jì)算方法具有較高的精度，完全可以用于實(shí)際計(jì)算。本文利用耦合模型考察了邊緣效應(yīng)對微鏡的靜態(tài)特性和吸和特性的影響，并采用迭代修正齊次擴(kuò)容精細(xì)積分法求解動(dòng)力學(xué)方程，分析了在階躍載荷下邊緣效應(yīng)對微鏡動(dòng)態(tài)特性的影響，并討論了影響微鏡邊緣效應(yīng)的主要因素。最后，本文簡單地分析了阻尼對微鏡動(dòng)態(tài)特性的影響，并對正弦激勵(lì)下的微鏡進(jìn)行了數(shù)值模擬。