MEMS微構(gòu)件動態(tài)特性測試激勵裝置特性研究.pdf

1、MEMS微構(gòu)件動態(tài)特性測試技術，主要包括振動激勵、振動測試和模態(tài)分析三個方面，激勵是實現(xiàn)動態(tài)特性測試的基本環(huán)節(jié)。通過查閱文獻，綜述了目前應用于MEMS微構(gòu)件動態(tài)特性測試的各種激勵技術，并通過比較分析各種激勵技術的特點，確定將壓電底座激勵方式作為研究對象。理論分析了以壓電陶瓷為激勵振子的底座激勵裝置在階躍電壓沖擊下的動態(tài)特性，包括它所能激發(fā)的頻帶寬度和它自身的諧振頻率兩個方面，在理論上證明了利用該激勵裝置測試微構(gòu)件動態(tài)特性的可行性。驅(qū)動電

2、源的性能在很大程度上決定了壓電底座激勵裝置的動態(tài)特性。設計并制作了壓電底座激勵裝置的驅(qū)動電源，該電源可以分別實現(xiàn)自動控制和手動控制，并具防止因誤操作而導致其損壞的能力。測試了該電源的響應上升時間，測試結(jié)果表明該電源基本可以滿足驅(qū)動激勵裝置的需求。設計并搭建了壓電底座激勵裝置的動態(tài)特性測試系統(tǒng)，利用激光檢測電路檢測激勵裝置在振動時引起光強在硅光二極管上的周期變化情況，從而檢測激勵裝置的動態(tài)特性。該測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可以測試振幅在微米級，振

3、動頻率達到幾兆赫茲的離面振動信號，可以滿足激勵裝置動態(tài)特性測試的需求。利用上述測試系統(tǒng)分別對上界面自由條件下的壓電陶瓷，無預緊力條件下的壓電陶瓷和有預緊力條件下的壓電陶瓷進行了動態(tài)特性測試，測試結(jié)果與理論分析基本相符，證明了理論分析的正確性和測試系統(tǒng)的可靠性，并得到如下結(jié)論：選取聲阻抗小的材料作為壓電陶瓷上蓋板，可以使壓電陶瓷激發(fā)出的頻帶變寬；對壓電陶瓷施加適當?shù)念A緊力，可以增寬壓電陶瓷所激發(fā)出的頻帶寬度；通過改變壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)可以改變