集成MEMS電容位移傳感器的二維微位移定位平臺(tái)系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微位移定位技術(shù)已成為許多現(xiàn)代高科技裝備的基礎(chǔ)技術(shù)，高精度微位移定位平臺(tái)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于航空航天、超精密加工制造和測量、微電子、生物工程、光學(xué)工程等領(lǐng)域。本課題針對微位移定位平臺(tái)系統(tǒng)中定位平臺(tái)較大、耦合度較高，位移傳感器難于實(shí)現(xiàn)小型化和高度集成化，尤其是位移傳感器不易于安裝調(diào)整等不足，優(yōu)化設(shè)計(jì)了微位移定位平臺(tái)，并設(shè)計(jì)了適用于二維定位平臺(tái)的梳齒電容位移傳感器。
　　本文首先對微位移定位平臺(tái)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，確定了微位

2、移定位平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)尺寸；設(shè)計(jì)了平行薄板柔性解耦梁來抑制二維微位移定位平臺(tái)的耦合；合理布局微位移定位平臺(tái)上的各個(gè)結(jié)構(gòu)，利用一級杠桿位移放大機(jī)構(gòu)的特性，有效放大驅(qū)動(dòng)位移，同時(shí)改變驅(qū)動(dòng)位移的方向；設(shè)計(jì)了細(xì)牙螺釘結(jié)合楔塊位移縮小機(jī)構(gòu)的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器預(yù)緊方案；最后，使用ANSYS分析軟件對設(shè)計(jì)完成的微位移定位平臺(tái)進(jìn)行仿真分析。
　　設(shè)計(jì)了基于 MEMS工藝的硅基梳齒電容微位移傳感器，考慮與上述微位移定位平臺(tái)的集成，對梳齒電容微位移傳感器進(jìn)

3、行了整體設(shè)計(jì)；通過分析計(jì)算確定傳感器中梳齒電極的參數(shù)、梳齒電極間距和柔性梁的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)；使用ANSYS分析軟件對設(shè)計(jì)完成的傳感器進(jìn)行仿真分析；最后，確定硅基MEMS梳齒電容傳感器的加工工藝。
　　建立了以前饋控制同PID控制相結(jié)合算法為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)主要由壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器及驅(qū)動(dòng)電源、梳齒電容微位移傳感器、電容信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和控制計(jì)算機(jī)組成，從而保證微位移定位平臺(tái)系統(tǒng)具有好的控制精度。
　　最后，建立實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，