Aigtek电压放大器在MEMS动态应力测试中的应用

实验名称：MEMS的动态应力测试

测试设备：电压放大器、计算机、高精度CCD、Renishaw拉曼光谱仪、光学显微镜、高精度三维程控平台、LM0202光电调制器、514nm氩离子激光源、自行研制的同步信号发生器等。

实验过程：

图1：基于拉曼光谱仪的微结构动态应力测试系统简图

搭建如上图所示的测试系统，在测试系统中，经过放大的正弦信号来驱动硅微谐振器，和正弦信号同频率的脉冲信号经过放大后驱动光电调制器来调制激光光束，当给光电调制器施加一等于其半波电压的高电平时，激光光束几乎可以完全通过，然而，当给激光调制器施加一低电平时，几乎没有激光可以通过光电调制器，消光比可以达到1/100，足以满足实验的需要。因此，测试中利用脉冲信号通过光电调制器调制激光光源产生非连续激光来照射样品，继而发生拉曼散射现象，拉曼散射光经光学显微系统由CCD采集其信息传输至PC机，由软件处理所采集到的拉曼光谱得出相应的动态应力信息。

图2：测试系统的误差分析图

由于拉曼测试系统受环境影响大，测试前首先应用标准硅样品（标准Si样品的拉曼频移为520cm-1）对测试系统进行了误差测试（测试条件：环境温度290K，每隔60秒记录一次拉曼光谱，每条谱线记录15秒，共测试10分钟）。图2为该测试方法的随机误差分析图：在测试时间范围内拉曼频移的最大不确定性为±0.02cm-1，根据公式可以得出此测试系统的应力测试误差约为±10MPa。

实验结果：

图3：拉曼频移与调制频率的关系

图4：拉曼光谱能量强度与调制信号占空比的关系

以标准硅为测试对象对拉曼频移及拉曼光谱的能量强度随调制频率改变的响应进行了测试，测试结果如图3、4所示，通过对测试结果的分析可知，拉曼频移不受调制频率的影响，而拉曼光谱的峰值能量强度与调制信号的占空比成正比。证明此测试系统可以满足动态应力的测试需要。

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图：ATA-2048高压放大器指标参数

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审核编辑 黄宇