高溫環(huán)境下MEMS微構(gòu)件動態(tài)特性測試技術(shù)研究.pdf

1、隨著MEMS的迅速發(fā)展，其對測試系統(tǒng)，尤其是對動態(tài)特性測試系統(tǒng)的需求越來越迫切。高溫MEMS器件的應(yīng)用越來越廣泛，如應(yīng)用于石油化工、冶金等高溫惡劣工況條件下物理量測試的MEMS傳感器。而MEMS器件在不同的溫度環(huán)境下的性能和響應(yīng)特性是不同的，故研究MEMS器件在不同溫度下的響應(yīng)和性能變化規(guī)律，可以拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域，優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高其可靠性。
　　 目前，在MEMS動態(tài)測試中常使用基于壓電陶瓷的激勵方式，而壓電陶瓷較低的工作溫度使其在

2、高溫環(huán)境下動態(tài)測試中應(yīng)用存在較大的困難，高溫環(huán)境下的激勵技術(shù)還待進(jìn)一步研究。本文采用放電底座激勵方法，研究了高溫環(huán)境下微構(gòu)件動態(tài)測試技術(shù)，研制了高溫環(huán)境下MEMS微構(gòu)件動態(tài)特性測試系統(tǒng)。
　　 采用放電底座激勵方法實(shí)現(xiàn)了高溫環(huán)境下對微構(gòu)件的激勵，分析了其激勵原理，設(shè)計(jì)了放電激勵裝置，其利用針-板電極間尖端放電產(chǎn)生的激波激勵微構(gòu)件，并能通過以直進(jìn)式千分尺為核心的進(jìn)給機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)電極間距，對微構(gòu)件在不同激勵能量下實(shí)施有效激勵。激勵裝置的

3、底座是由微構(gòu)件安裝板、十字載臺、陶瓷絕緣片和板電極構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)，各層之間通過高溫膠粘結(jié)。微構(gòu)件通過硬性粘接方式安裝在底座上，其振動響應(yīng)信號由激光多普勒測振儀進(jìn)行非接觸式測量，計(jì)算機(jī)對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析后得到微構(gòu)件諧振頻率。選用了體積小、能量密度高的加熱元件對微構(gòu)件加熱，開發(fā)了以溫控器、可控硅等控制元件為核心的溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了微構(gòu)件溫度自動控制。采用模塊化編程思想，編寫了基于LabVIEW的溫度控制軟件，方便、直觀地控制微構(gòu)件溫度