高g值條件下MEMS微構(gòu)件動(dòng)態(tài)特性測(cè)試裝置的研制.pdf

1、基于微加工技術(shù)制造的高g值加速度傳感器等微慣性器件，廣泛地應(yīng)用在航空航天領(lǐng)域、汽車氣囊以及導(dǎo)彈和智能化炮彈的精確控制上，主要用于高速運(yùn)行的載體在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中速度變化的測(cè)量與控制。微慣性器件主要通過(guò)微構(gòu)件的微小位移或變形來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量功能，其微構(gòu)件的振型和諧振頻率等動(dòng)態(tài)特性在很大程度上決定了器件性能。研制開發(fā)微構(gòu)件在高g值條件下動(dòng)態(tài)特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，對(duì)測(cè)試微構(gòu)件動(dòng)態(tài)特性及其隨加速度條件變化規(guī)律的研究，有著重要意義。 開發(fā)了基于高

2、速離心法的高g值條件下MEMS微構(gòu)件動(dòng)態(tài)特性測(cè)試裝置。完成了包括電主軸單元、轉(zhuǎn)盤單元、轉(zhuǎn)盤振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析單元、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元以及計(jì)算機(jī)控制單元等部分的裝置方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了搭載測(cè)試微構(gòu)件的高速離心轉(zhuǎn)盤部件及其電主軸驅(qū)動(dòng)單元，通過(guò)有限元分析軟件ANSYS分析了離心轉(zhuǎn)盤在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力分布、變形位移，并對(duì)轉(zhuǎn)盤的臨界轉(zhuǎn)速和振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行了分析。研究了驅(qū)動(dòng)單元中電主軸電機(jī)選用及其變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)變頻調(diào)速中存在的轉(zhuǎn)差率問(wèn)題及其在微構(gòu)件動(dòng)態(tài)測(cè)

3、試中的補(bǔ)償方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。設(shè)計(jì)了測(cè)試裝置數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)與傳輸單元，編寫了數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的上位機(jī)軟件，很好的完成了測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)與傳輸。建立了裝置離心轉(zhuǎn)盤振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與分析單元，搭建了監(jiān)測(cè)信號(hào)的檢測(cè)、采集與分析的硬件平臺(tái)，完成了信號(hào)監(jiān)測(cè)和分析軟件模塊的編寫，對(duì)離心轉(zhuǎn)盤在600-7200rpm轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的工作特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。開發(fā)了基于虛擬儀器編程語(yǔ)言LabVIEW的測(cè)試裝置軟件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)MEMS微構(gòu)件動(dòng)態(tài)特性的自動(dòng)測(cè)試及測(cè)試