應(yīng)用數(shù)字全息顯微鏡DHM檢測(cè)分析MEMS陀螺儀諧振頻率

概述

陀螺儀動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法主要分為三類(lèi)：躍階法、反饋法和頻率法，其中階躍法受經(jīng)驗(yàn)公式和突停臺(tái)限制精度較低，反饋法在測(cè)量中受多種因素影響不利于實(shí)際應(yīng)用。頻率法是目前應(yīng)用多的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試方法。

來(lái)自瑞士洛桑理工的數(shù)字全息顯微鏡DHM是一項(xiàng)創(chuàng)新的專(zhuān)利產(chǎn)品，不同于以上三種方法，DHM拍攝單張全息圖即可實(shí)時(shí)重建樣品的三維形貌信息，并且縱向達(dá)到了亞納米精度。配套軟件MEMS Analysis Tool提供了量化和精確的3D空間分析和頻率分析，離面運(yùn)動(dòng)精度達(dá)到MEMS激光測(cè)振儀精度（5pm），面內(nèi)運(yùn)動(dòng)精度則遠(yuǎn)超MEMS測(cè)振儀精度，達(dá)到了1nm。

待測(cè)MEMS陀螺儀器件情況如下：

（1）驅(qū)動(dòng)：需要施加正弦交流信號(hào)，幅值5mA，頻率掃描范圍：10KHz-100KHz；

（2）檢測(cè)：得到器件的諧振頻率，得到位移-頻率的幅頻響應(yīng)曲線(xiàn)；

（3）器件的運(yùn)動(dòng)方向是面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，即X,Y平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)（理想情況），大位移不超過(guò)5微米；器件不同地方位移量不同；

（4）器件已經(jīng)和PCB板連接，需要探針扎到PCB板上的電極來(lái)施加信號(hào)。

測(cè)量?jī)x器與方法簡(jiǎn)介：

所采用數(shù)字全息顯微鏡型號(hào)為DHM-R-2100，選配了頻閃模塊和MEMS analysis Tool軟件，可測(cè)頻率范圍0-25MHz，可測(cè)量視野里任意方向的面內(nèi)面外復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的振幅、相位、位移、速度、加速度等。

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測(cè)量結(jié)果與分析：

針對(duì)該批待檢測(cè)陀螺儀先是采用電學(xué)測(cè)量方法估計(jì)了器件諧振頻率大概范圍，以縮小掃描范圍加快測(cè)量速度。接下來(lái)采用掃頻方式進(jìn)行了快速測(cè)量，快速找到了器件的諧振峰，快速完成了諧振分析。

對(duì)于未起振的器件，部分大的器件可能是電壓過(guò)大已失效，部分小的器件可能是剝蝕工藝不過(guò)關(guān)未完全剝離，需采用壓電陶瓷再次確認(rèn)是否起振。