The invention discloses a three axis exciting device for the external excitation of the MEMS micro structure, including a sleeve and a bottom plate, a piezoelectric ceramic, a pressure sensor, an upper and lower joint block, a steel ball, an elastic support and a MEMS micro structure, and a ring top plate on the upper end of the sleeve, and the micro structure is located on the ring roof by an elastic support. A guide shaft is arranged between the top and the bottom plate, and the joint block is covered with a guide arm which is worn on the guide shaft by the sleeve wall, and a spherical groove and a conical groove with a steel ball are arranged on the upper and lower joint blocks, and the circumference of the upper and lower joint blocks is uniformly distributed with the spring, and the piezoelectric ceramic is sandwiched between the pressure sensor and the elastic branch. Locking devices are respectively arranged on the guide supporting arms. The device can apply different sizes of pre tightening force to the piezoelectric ceramics, which makes the measured value of the pre tightening force more accurate, and can make the adjustment process of the parallel degree error of the two working surface of the piezoelectric ceramics more smooth and smooth, and facilitate the test of the dynamic characteristic parameters.
【技术实现步骤摘要】
一种可对MEMS微结构进行片外激励的三轴式激振装置
本专利技术属于微型机械电子系统
,特别涉及一种可对MEMS微结构进行片外激励的三轴式激振装置。
技术介绍
由于MEMS微器件具有成本低、体积小和重量轻等优点,使其在汽车、航空航天、信息通讯、生物化学、医疗、自动控制和国防等诸多领域都有着广泛的应用前景。对于很多MEMS器件来说,其内部微结构的微小位移和微小变形是器件功能实现的基础,因此对这些微结构的振幅、固有频率、阻尼比等动态特性参数进行精确测试已经成为开发MEMS产品的重要内容。为了测试微结构的动态特性参数,首先需要使微结构产生振动,也就是需要对微结构进行激励。由于MEMS微结构具有尺寸小、重量轻和固有频率高等特点,传统机械模态测试中的激励方法和激励装置无法被应用在MEMS微结构的振动激励当中。近三十年来,国内外的研究人员针对MEMS微结构的振动激励方法进行了大量的探索,研究出了一些可用于MEMS微结构的激励方法以及相应的激励装置。其中,以叠堆压电陶瓷作为激励源的底座激励装置具备激励带宽较大,装置简单、易操作,以及适用性强等优点,因此在MEMS微结构动态特性测试领域得到了广泛的应用。David等在《Abaseexcitationtestfacilityfordynamictestingofmicrosystems》一文中介绍了一种基于压电陶瓷的底座激励装置,在该装置中叠堆压电陶瓷被直接粘接在一个固定的底座上,由于叠堆压电陶瓷是一种多层粘接结构,所以叠堆压电陶瓷能够承受较大的压力,但不能承受拉力,拉力会导致叠堆压电陶瓷的损坏,当叠堆压电陶瓷在使用时, ...
【技术保护点】
1.一种可对MEMS微结构进行片外激励的三轴式激振装置,包括套筒和底板,在套筒内设有叠堆压电陶瓷、压力传感器以及由上联接块、钢球和下联接块构成的可动底座,在套筒上面设有弹性支撑件和MEMS微结构,其特征是:在套筒上端设有环形顶板,所述MEMS微结构通过弹性支撑件安装在环形顶板上;在环形顶板和底板之间位于套筒外面圆周均布有导向轴,在套筒壁上沿圆周方向均布有与导向轴一一对应的U型豁口,所述下联接块外缘圆周均布有导向支臂且每个导向支臂分别由对应的U型豁口穿过并套装在导向轴上;在每个导向支臂上位于导向轴处分别设有锁紧装置,用于将下联接块固定在导向轴上;在上联接块和下联接块的相对面上分别设有球面凹槽和锥形凹槽,所述钢球的半径小于球面凹槽的曲率半径并夹持在球面凹槽和锥形凹槽之间,通过钢球使上、下联接块之间形成一个调整间隙;在上联接块底面与下联接块的导向支臂之间圆周均布连接有拉簧,以辅助上联接块补偿叠堆压电陶瓷两工作表面平行度误差的调节;所述压力传感器镶装在上联接块顶面的中心孔内,叠堆压电陶瓷夹持在压力传感器与弹性支撑件之间。
【技术特征摘要】
1.一种可对MEMS微结构进行片外激励的三轴式激振装置,包括套筒和底板,在套筒内设有叠堆压电陶瓷、压力传感器以及由上联接块、钢球和下联接块构成的可动底座,在套筒上面设有弹性支撑件和MEMS微结构,其特征是:在套筒上端设有环形顶板,所述MEMS微结构通过弹性支撑件安装在环形顶板上;在环形顶板和底板之间位于套筒外面圆周均布有导向轴,在套筒壁上沿圆周方向均布有与导向轴一一对应的U型豁口,所述下联接块外缘圆周均布有导向支臂且每个导向支臂分别由对应的U型豁口穿过并套装在导向轴上;在每个导向支臂上位于导向轴处分别设有锁紧装置,用于将下联接块固定在导向轴上;在上联接块和下联接块的相对面上分别设有球面凹槽和锥形凹槽,所述钢球的半径小于球面凹槽的曲率半径并夹持在球面凹槽和锥形凹槽之间,通过钢球使上、下联接块之间形成一个调整间隙;在上联接块底面与下联接块的导向支臂之间圆周均布连接有拉簧,以辅助上联接块补偿叠堆压电陶瓷两工作表面平行度误差的调节;所述压力传感器镶装在上联接块顶面的中心孔内,叠堆压电陶瓷夹持在压力传感器与弹性支撑件之间。2.根据权利要求1所述的一种可对MEMS微结构进行片外激励的三轴式激振装置,其特征是:所述弹性支撑件是由一个圆柱形压片和圆周均布在压片外缘的三个支撑片构成,所述支撑片的厚度小于压片的厚度;以减小压片的变形量,避免MEMS微结构因胶体开裂而发生脱落。3.根据权利要求2所述的一种可对MEMS微结构进行片外激励的三轴式激振...
【专利技术属性】
技术研发人员:佘东生,于震,周鑫,洪以平,王兆峰,伦淑娴,
申请(专利权)人:渤海大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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