[发明专利]一种基于光学检测的微机电系统平台

说明书

本发明公开一种基于光学检测的微机电系统平台，包括：平台主体、光学检测机构和外部封装板；平台主体包括振动平台；外部封装板形成密闭空间，将平台主体和光学检测机构封装在密闭空间内部；光学检测机构包括激光器、反射镜、二极管阵列；反射镜水平固定在振动平台顶部，镜面朝向外部封装板的顶部；激光器和二极管阵列位于外部封装板顶部内侧，二极管阵列包括多个光电二极管；二极管阵列围绕在激光器周围；激光器发出的光照射到反射镜上，经反射镜的反射后形成的反射光照射到二极管阵列上；二极管阵列检测反射光的光强。本发明公开的微机电系统平台，提高了测量结果的线性度，提高了检测精度。

技术领域

本发明涉及微机电系统领域，特别是涉及一种基于光学检测的微机电系统平台。

背景技术

微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)平台是通过特定支撑结构撑起的一个微尺度平台。微机电系统平台可以在MEMS驱动技术比如静电驱动、电磁驱动、压电驱动等技术的驱动控制下实现多轴运动，包括振动、平移等，可以应用于MEMS小型器件的定位、移动。

利用压电驱动技术实现驱动控制的MEMS压电驱动器因具有体积小、质量轻、价格低廉、位移分辨率高、输出力大、承受载荷大、响应速度快、瞬时加速度大等优势，受到了广泛关注，是一种适用于为微机电系统平台提供高分辨率定位、高动态运动特征的装置。

但是MEMS压电驱动器所使用的压电材料容易发生蠕变，在蠕变的影响下，MEMS压电驱动器的定位精度和位移精度会大幅度下降。蠕变为固定材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。所以，给这种类型的微机电系统平台实施反馈控制是精确控制微机电系统平台的振动状态的有效方法。

反馈控制又称为闭环控制，即根据微机电系统平台的输出信号来对微机电系统平台的振动状态进行控制，即比较输出振动与期望振动之间的偏差，并消除偏差以获得预期的振动输出的控制方式。所以，要对微机电系统平台施加反馈控制，必须对微机电系统平台的振动状态进行监测。

现有技术中对微机电系统平台的振动状态进行监测的技术手段多采用在微机电系统平台背面集成电容检测结构的技术手段实现对微机电系统平台振动状态的检测，即在微机电系统平台下表面和基座上表面集成一平板电容结构，通过测量平板电容的输出电流可以测量得到微机电系统平台产生的振动的加速度值。

然而采用平板电容对振动进行测量最大问题是电容值随微机电系统平台在振动过程中发生的位移的变化不是线性关系，需要额外修正，并且由于电容值较小，对测量电路的输入阻抗要求很高，加上寄生电容等因素的影响，使得信号处理难度很大，使得在微机电系统平台上集成电容检测结构的技术手段的测量结果的线性度较差，检测精度不够高。

发明内容

本发明的目的是提供一种光学检测的微机电系统平台，提高了测量结果的线性度，提高了检测精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于光学检测的微机电系统平台，包括：平台主体、光学检测机构和外部封装板；所述平台主体包括振动平台；所述外部封装板形成密闭空间，将所述平台主体和所述光学检测机构封装在所述密闭空间内部；所述光学检测机构包括激光器、反射镜、二极管阵列；所述反射镜水平固定在所述振动平台顶部，镜面朝向所述外部封装板的顶部；所述激光器和所述二极管阵列位于所述外部封装板顶部内侧，所述二极管阵列包括多个光电二极管；所述二极管阵列围绕在所述激光器周围；所述激光器发出的光照射到所述反射镜上，经所述反射镜的反射后形成的反射光照射到所述二极管阵列上；所述二极管阵列检测所述反射光的光强。

可选的，所述二极管阵列包括第一阵列和第二阵列；所述第一阵列位于所述激光器外围；所述第二阵列位于所述第一阵列外围；所述第一阵列中所述光电二极管的数量和排列方式与所述第二阵列中所述光电二极管的数量和排列方式相同。