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數(shù)字全息顯微鏡DHM檢測陀螺儀諧振頻率

來源:上海瞬渺光電技術(shù)有限公司   2022年03月15日 10:59  

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

概述

陀螺儀動態(tài)特性測試方法主要分為三類:躍階法、反饋法和頻率法[1-2],其中階躍法受經(jīng)驗(yàn)公式和突停臺限制精度較低,反饋法在測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)用最多的動態(tài)特性測試方法[3]。

來自瑞士洛桑理工的數(shù)字全息顯微鏡DHM是一項創(chuàng)新的產(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)動精度達(dá)到MEMS激光測振儀精度(5pm),面內(nèi)運(yùn)動精度則遠(yuǎn)超MEMS測振儀精度,達(dá)到了1nm。

待測MEMS陀螺儀器件情況如下:
(1)驅(qū)動:需要施加正弦交流信號,幅值5mA,頻率掃描范圍:10KHz-100KHz;

(2)檢測:得到器件的諧振頻率,得到位移-頻率的幅頻響應(yīng)曲線;

(3)器件的運(yùn)動方向是面內(nèi)運(yùn)動,即X,Y平面內(nèi)運(yùn)動(理想情況),位移不超過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板上的電極來施加信號。

測量儀器與方法簡介:

所采用數(shù)字全息顯微鏡型號為DHM-R-2100,選配了頻閃模塊和MEMS analysis Tool軟件,可測頻率可達(dá)25MHz,可測量視野里任意方向的面內(nèi)面外復(fù)雜運(yùn)動的振幅、相位、位移、速度、加速度等。

測量結(jié)果與分析:

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

對于未起振的器件,部分大的器件可能是電壓過大已失效,部分小的器件可能是剝蝕工藝不過關(guān)未*剝離,需采用壓電陶瓷再次確認(rèn)是否起振。

koala_副本.jpgMEMS.jpg-MEMS Analysis Tool.jpg

[1] Jiang Qing an, Wu Wenqi. Temperature adaptability of digital control circuit and dynamic characteristic study for hemispherical resonator gyro [D]. Changsha: National University of Defense Technology, 2003.

姜慶安,吳文啟 .半球諧振陀螺數(shù)字控制電路溫度適應(yīng)性及陀螺動態(tài)特性研究 [D]. 長沙:國防科 技大學(xué),2003.

[2] Zhao Xiaoning, Han Zonghu, Li Xianluo, et al. Improving mechanically dithered RLG vibration performance [J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(7): 0731003. (in Chinese)

趙小寧 , 韓宗虎 , 李縣洛等 . 提高機(jī)械抖動激光陀螺抗振性能 [J]. 紅外與激光工程 , 2016, 45(7): 0731003.

[3]張 謝,葉宗民. 激光多普勒測振儀對激光陀螺動態(tài)特性測試分析[J].紅外與激光工程,2017,47(7):0706005


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