频闪动态干涉法测量离面位移的研究

李 松

（武汉理工大学物流工程学院 武汉 430063）

0 引 言

视觉测量和干涉测量是当前微机电系统（micro－electro－mechanical systems，MEMS）动态测试中最常用的几种非接触无损测量技术.激光多普勒振动仪（laser doppler vibrometer，LDV）是一类应用最广的非接触式无损测量设备，目前已具备纳米级的测量精度，在宏观结构和微型结构的动态测量方面都获得了广泛应用，但它一次只能测量单个点运动的弱点限制了它在很多场合的应用.频闪视觉测量和频闪干涉测量代表了目前最先进的MEMS动态测试技术，但该技术目前被国外少数大学的科研小组所掌握，国内的研究在起步阶段［1－3］.微机电器件的变形范围通常在微米或者更小纳米级别，通常要实现非接触无损测量，有很大难度，所以本文采用频闪动态干涉法，选取器件的微小离面位移作为对象开展研究.

1 频闪动态干涉实验

本实验采用华中科技大学微系统中心的频闪显微干涉视觉测量系统，如图1所示.它融合了计算机显微视觉、频闪照明、激光干涉和计算机自动控制等多项技术.该系统的核心是一个改进了的泰曼干涉仪，包括一个激光二极管、扩束准直系统、两个偏振片、一个1／2波片、一个偏振分光棱镜、两个1／4波片、一个参考平面镜、两个透镜及两个光学特性一致的物镜组成.激光二极管作为频闪脉冲光源将周期性运动的MEMS器件“冻结”在不同时刻，从而CCD摄像机采集到的是对应于该运动周期内各相对时刻“静止”不变的图像.因此，不需高速摄像机，普……