激光投影系統通過極快地區(qū)域掃描來調制激光束的亮度，以生成視頻圖像。這種激光成像方式需要很快的掃描速度和高質量的光束。軍事氣模比如一秒鐘內的掃描速度多達48000行。為確保在掃描過程中激光束不發(fā)生扭曲，反射鏡鏡面必須非常平坦。這些機械組件還必須小巧、堅固耐用且價格低廉。德國弗勞恩霍夫IZM（可靠性和微集成）研究所與開姆尼茨理工大學微技術中心的合作開發(fā)了這種MEMS掃描儀，如圖1所示。軍事氣模

　　這些機械運動部件的尺寸可以從幾微米到幾毫米不等。軍事氣模高性能的反射鏡可以用半導體的制造工藝和光刻技術高效生產。其工作原理是通過兩個電極之間產生的靜電力來驅動反射鏡。

　　設計和開發(fā)MEMS器件涉及大量的數學仿真。在制造過程中進行實驗驗證，不僅成本昂貴且非常耗時。為了精準地預測系統響應，需要驗證仿真模型。但是，當需要用模型來預測電信號和大量物理量之間的相互作用時，模型可能會變得相當復雜。精確的仿真是確定器件尺寸的基礎，同時也決定了MEMS元件在制造完成后是否能達到目標規(guī)格。因此，通過與真實的實驗數據比較，對這些仿真模型進行驗證和修正至關重要。為此，我們需要對MEMS器件進行可靠的測量，并從測量數據中提取用于驗證仿真模型的參數。

　　測量與制造相關的參數是控制制造過程所必須的另一項重要任務，這意味著需要收集MEMS元件的工藝參數及影響其幾何結構和材料參數的相關信息。由于只有少量的信息用于控制制造過程，大量的測量數據需要壓縮。為了解決這個問題，軍事氣模模型參數的調整需要不斷測試和驗證。比如，估算MEMS元件膜層的厚度或材料的機械應力就是如此。利用已驗證過的精確測量技術，在MEMS組件晶圓制造過程的任何階段，軍事氣模不斷累積數據。

　　有關可動元件的動態(tài)變形信息以時間序列或頻率響應函數的形式包含在MEMS元件的測量數據中。將Polytec激光測振儀與晶圓探針臺相結合已成為一種有效的光學檢測MEMS結構機械運動的技術，如圖2所示。軍事氣模光學檢測過程對器件的影響很小。由于測試樣品的激光束直徑僅有幾微米，即使是微鏡陣列中微小的單元也可以進行測量。

　　在對MEMS器件進行有限元分析（FEM）之后，可以通過生成幾個仿真模型來描述在多種幾何位置的機械行為，其結果可以反映出具有大量共振點和自由度的機械系統的行為。因為該方法允許每個位置六個自由度。但是，實際上，對這樣的點集，只有幾個自由度真正相關，因而可以降低這些模型的階數?？梢圆捎眉倕捣ㄟM行模型測量，以此驗證模型的準確性。創(chuàng)建這樣的模型在技術上是可行的。

　　實驗數據可從MEMS元件受激勵后引起的機械振動中并行獲取。振動幅度在幾百皮米至幾微米之間。通過記錄激勵信號和產生的系統響應，可以提供用于頻率傳輸函數的輸入信號。最后，通過調整降階模型的參數，確定系統響應數據的最優(yōu)擬合。

　　通過實驗確定了扭力帶的剛度和幾何形狀，以及氣流引起的機械阻尼。該扭力帶將微鏡、驅動板和框架柔性連接。首先，使用有限元模型對氣流引起的本征頻率、偏轉形狀和機械阻尼進行了數值分析，如圖3和圖4。通過模型降階創(chuàng)建了一個具有集總參數的簡單模型（圖5）。

　　計算得到的本征頻率與實測的本征頻率之差為本征值殘差，可用最小二乘法校正剛度矩陣。最后一步，參考計算和實測的振動振幅，調整阻尼矩陣。

　　《運動（慣性）傳感器核心技術培訓課程》將于11月15日~17日在無錫舉行，本課程邀請MEMS領域優(yōu)秀講師和產業(yè)專家，重點講解運動（慣性）傳感器核心技術，包括：（1）運動傳感器產業(yè)及應用綜述；（2）MEMS慣性傳感器技術及產業(yè)分析；（3）MEMS慣性傳感器設計技術詳解；（4）高精度MEMS加速度計技術詳解；（5）工業(yè)級MEMS加速度計及應用：振動傳感器；（6）MEMS高度計/氣壓傳感器技術及產業(yè)分析；