[发明专利]微折叠悬臂梁刚度测试装置及测试方法

说明书

微折叠悬臂梁刚度测试装置及测试方法，包括底板、手动位移台、手动位移台、向微电动位移台、向微电动位移台、第一安装座、连接杆、微悬臂梁装卡杆、安装座、向激光位移传感器、向激光位移传感器手动调节台、连接板、向激光位移传感器、安装架、双平行梁测力位移传感器、微折叠悬臂梁、相机支架、CCD相机和环形光源，本发明实现了微折叠悬臂梁刚度的精确测试，不需要人工复杂的微折叠悬臂梁调整对中，无需制作微型砝码对微折叠悬臂梁进行加载，通过主控计算机控制X向电动微位移台和Y向电动微位移台输出精确的位移，实现精确的微折叠悬臂梁刚度测试，本发明同样适用于其他类型的微折叠悬臂梁拉伸测试、微型弹簧刚度测试。

技术领域

本发明属于精密测量技术领域，具体涉及微折叠悬臂梁刚度测试装置及测试方法。

背景技术

微折叠悬臂梁是一种非常重要的MEMS器件，是微传感器、微执行器和微陀螺仪等设备中的重要的组成部分。微悬臂梁不仅可以传递能量，还可以利用其变形实现机构的多自由度运动，因此微悬臂梁梁性能的好坏对微器件能否按照设计要求工作起着至关重要的作用，微悬臂梁的刚度特性测试是众多性能测试中至为重要的一个环节，其决定了微悬臂梁能否实现预期设计。传统的微悬臂梁的测试方法采用砝码加载，通过相关技术手段获得微悬臂梁的变形或位移，进而计算出微悬臂梁的刚度，这种方法需要加工很多微型砝码来逐渐标定微悬臂梁的刚度，方法简单，但是测试时间很长，测试效率很低，且该种方法只适合较大的悬臂梁，尺寸很小的微悬臂梁无法采用该种方法进行位移和力的测试。微悬臂梁刚度测试方法中，相关学者采用应变计进行悬臂梁变形分析，进而获得力和位移的关系来计算刚度，其中测试样件的对中直接影响测试的正确性，但是对于异性折叠悬臂梁来说，这种方法会引起测试精度不稳定，甚至测试失败、测试范围上均有相关限制，难以满足微折叠悬臂梁高效率、自动化、高精度的刚度测试。

发明内容

为了解决上述问题中存在的问题，本发明提出了微折叠悬臂梁刚度测试装置及测试方法，本发明采用CCD相机对微折叠悬臂梁进行显微成像，进而对于测试样件进行对中调平，利用双平行梁结构成测力传感器，并与微折叠悬臂梁串联，通过电动精密微位移台给定精确位移拉动微折叠悬臂梁，微折叠悬臂梁受力与传感器受力相同，采用激光位移传感器对双平行梁端部位移进行测量，通过预先对激光位移传感器做力和位移的标定，进而可计算出微折叠悬臂梁的刚度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

微折叠悬臂梁刚度测试装置，包括底板，所述底板一端顶部设置有X手动位移台，所述X手动位移台顶部设置有Y手动位移台，所述Y手动位移台顶部设置有X向电动微位移台，所述X向电动微位移台顶部设置有Y向电动微位移台，所述Y向电动微位移台顶部设置有第一安装座，所述第一安装座底部设置有连接杆，所述连接杆的侧壁底部设置有微悬臂梁装卡杆，所述Y向电动微位移台右端底座顶部设置有安装座，所述安装座顶板底部左端设置有X向激光位移传感器，所述安装座顶板底部右端设置有Y向激光位移传感器手动调整台，所述Y向激光位移传感器手动调整台底部设置有连接板，所述连接板后端设置有Y向激光位移传感器，所述安装座顶板顶部设置有安装架，所述安装架底端设置有双平行梁测力位移传感器，所述双平行梁测力位移传感器底端微悬臂梁装卡端与微悬臂梁装卡杆之间设置有微折叠悬臂梁，所述微折叠悬臂梁一端位于双平行梁测力位移传感器底端微悬臂梁装卡端卡槽内，且微折叠悬臂梁另一端位于微悬臂梁装卡杆卡槽内；

所述CCD相机输出端与主控计算机输入端电连接，所述主控计算机输出端通过运动控制卡分别与X向电动微位移台和Y向电动微位移台步进电机驱动器输入端电连接，所述X向激光位移传感器和Y向激光位传感器通过A/D数据采集卡与主控计算机输入端电连接。

所述底板左端设置有相机支架，所述相机支架水平部分末端设置有CCD相机，所述CCD相机中下部设置有环形光源。

所述安装座包括顶板和支撑杆，所述顶板底部四角处设置有支撑杆，且支撑杆底部固定安装在底座顶部。

所述顶板设置为L型顶板。