题目：空间谐振式MOEMS陀螺微镜致动器研究

微光机电系统(Micro Optical Electro-mechanical System，MOEMS)是上世纪90年代发展起来的一项新兴技术，涉及微电子学、微机械学、光学、物理、化学等许多学科。微光机电系统技术的发展和应用为惯性器件技术的研究提供了广阔而全新的前景。空间谐振式MOEMS陀螺是一种新型的光学陀螺仪，它是以光学检测原理为基础，综合利用微纳米制造技术、微光学技术构成的光机电一体的、微型化、集成化的角度传感器。这种陀螺仪体积小，重量轻，无运动部件，不需真空封装，抗干扰能力强，可在一些恶劣环境下使用。该陀螺采用四面微镜构成空间光路谐振腔。微镜致动器是组成空间谐振腔的重要器件，主要用于对微镜前后位移和偏转角度进行调节，以实现光路在谐振腔内发生谐振。本文首先对空间谐振式MOEMS陀螺原理进行了介绍，通过搭建实验平台，实现了空间谐振腔的光路谐振。为减小谐振腔体积，减少光路调节过程中的人为因素，简化光路谐振的调整过程，设计了小型化的谐振腔结构。通过微镜粘胶角度偏转实验，确定了在粘胶情况下微镜致动器的角度控制范围为0~6’。通过对各种基于MEMS技术的微致动器执行方式进行比较，决定采用压电方式作为微镜致动器的执行方式。设计了基于压电陶瓷的微镜致动器结构，并对该结构的力学和压电特性进行了有限元分析，理论分析得出致动器对微镜角度的控制范围是0~7.2’。开发了一套微镜致动器开环控制系统，主要包括：由Visual Basic语言编写的计算机控制软件、基于C8051F060单片机的控制系统硬件电路、由差分和比例放大电路构成的致动器驱动电路。通过测试，该控制系统的电压加载范围为0~60V，系统噪声低于30mV。经分析计算可得，控制系统角度致动范围可达0~7.2’，角度调整精度可达0.5”。最后，对基于MEMS微加工方法的致动器制作工艺进行了探索，给出了致动器的工艺流程。