[發明專利]一種可在真空環境下對MEMS微結構進行激勵的激波激勵裝置

有效

• 申請號: 201610867460.3
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106586951B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 佘東生;楊一柳;楊禎山;尹作友;韓瑩
• 申請（專利權）人: 渤海大學
• 主分類號: B81C99/00
• 分類號: B81C99/00
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所(普通合伙) 21225
• 代理人: 李輝

本發明公開了一種可在真空環境下對MEMS微結構進行激勵的激波激勵裝置，包括基板，在基板上設有手動三軸位移臺和支座，在手動三軸位移臺的Z軸溜板上設有指向微結構單元的針電極單元；所述微結構單元包括安裝套，在安裝套的安裝孔內一端壓裝有彈性底座，彈性底座為圓環形薄片狀并在其中部設有環形凸臺，在彈性底座內通過絕緣套鑲裝有板電極，彈性底座內側安裝有MEMS微結構；在安裝孔內另一端壓裝有光學玻璃板；在安裝套外壁沿徑向設有真空接頭；所述針電極和板電極分別與高壓電容的兩極電聯接，所述高壓電容的兩極分別電聯接至高壓電源的正負極。該裝置結構安裝牢固，操作簡便安全，便于在真空環境下測試微結構的動態特性參數。

技術領域

本發明屬于微型機械電子系統技術領域，特別涉及一種可在真空環境下對MEMS微結構進行激勵的激波激勵裝置。

背景技術

由于MEMS微器件具有成本低、體積小和重量輕等優點，使其在汽車、航空航天、信息通訊、生物化學、醫療、自動控制和國防等諸多領域都有著廣泛的應用前景。對于很多MEMS器件來說，其內部微結構的微小位移和微小變形是器件功能實現的基礎，因此對這些微結構的振幅、固有頻率、阻尼比等動態特性參數進行精確測試已經成為開發MEMS產品的重要內容。

為了測試微結構的動態特性參數，首先需要使微結構產生振動，也就是需要對微結構進行激勵。由于MEMS微結構具有尺寸小、重量輕和固有頻率高等特點，傳統機械模態測試中的激勵方法和激勵裝置無法被應用在MEMS微結構的振動激勵當中。近二十年來，國內外的研究人員針對MEMS微結構的振動激勵方法進行了大量的探索，研究出了一些可用于MEMS微結構的激勵方法以及相應的激勵裝置。其中，佘東生等在《基于激波的MEMS微結構底座沖擊激勵方法研究》一文中介紹了一種基于激波的底座激勵裝置，該裝置具有激勵帶寬大，適用范圍廣等優點，具備很好的應用潛力。不過該裝置仍然存在著下列缺點：第一，在裝置中使用了一個十字彈簧片作為承載微結構的底座結構，微結構及其安裝結構被粘接到十字彈簧片的頂部中心位置，當對微結構進行激勵時，十字彈簧片會產生較大的彎曲變形；一方面這會引起微結構安裝板的變形，導致微結構的損壞；另一方面這會使微結構的安裝板和十字彈簧片之間已固化的膠水承受很大的拉力，在進行多次激勵后，膠水容易開裂，微結構安裝板會產生松動，脫離十字彈簧片；第二，在裝置中，十字彈簧片、陶瓷片和板電極之間上下疊加布置，且在相鄰的二個零件之間均使用膠水粘接的方式進行固定，這種粘接結構不夠牢靠，在經過多次放電后，各層之間容易脫離；第三，在裝置中，進給機構只能手動調節，不能實現自動進給，導致放電操作繁瑣且安全性差；第四，由于微結構是完全暴露在空氣中的，在需要測試微結構在真空環境下的動態特性時，由于無法在真空環境下進行放電，該裝置便無法滿足需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種可在真空環境下對MEMS微結構進行激勵的激波激勵裝置，該裝置結構安裝牢固，操作簡便安全，便于在真空環境下測試MEMS微結構的動態特性參數。

為解決上述問題，本發明采用如下技術方案：

一種可在真空環境下對MEMS微結構進行激勵的激波激勵裝置，包括基板，在基板上設有手動三軸位移臺和支座，在手動三軸位移臺的Z軸溜板上設有針電極單元；所述針電極單元包括用于連接Z軸溜板的直角連接板，在直角連接板上設有二塊相互平行的支撐板，在二塊支撐板之間設有平行布置的導向軸和絲杠并在導向軸上套設有傳動板，傳動板與絲杠之間通過絲母連接，在其中一塊支撐板外側設有與絲杠同軸連接的步進電機，在傳動板上端通過陶瓷管絕緣安裝有針電極，針電極指向設置在支座上端的微結構單元；