根据提供的文档内容,以下是相关的知识点:
1. FPGA(现场可编程门阵列):FPGA是一种可以通过硬件描述语言编程的半导体装置,用于实现专用电子系统的逻辑功能。在本设计中,FPGA用于实现MEMS测量控制系统的同步控制逻辑。
2. MEMS(微机电系统):MEMS是指尺寸在1微米至1毫米范围内,集成微型电子和机械元件的系统。MEMS技术广泛应用于各种领域,包括军事、医疗和消费电子产品等。MEMS具有尺寸小、运动幅度小、响应频率高的特点。
3. 频闪显微干涉技术(Stroboscopic Interferometer Vision System, SIVS):这是一种先进的光学测量技术,通过结合频闪技术和显微干涉技术,能够对MEMS元件进行精确的三维运动测量。
4. 声光调制器(Acousto-Optic Modulator, AOM):AOM是一种利用声波改变激光光束频率或方向的设备。在本系统中,FPGA控制AOM来调节激光的输出,以满足MEMS测量的需求。
5. 千兆网相机:用于捕捉MEMS运动的图像,并且具有千兆以太网接口,能够实时传输图像数据至电脑。
6. USB功能的MCU(微控制单元):MCU集成了USB接口,使得参数配置可以通过PC软件传输至FPGA。这种通信方式方便快捷,便于实时调整测量参数。
7. 直接数字频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesizer, DDS):在本系统中,FPGA结合DDS技术来驱动MEMS元件,这是一种通过数字信号处理来产生精确频率信号的技术。
8. 无损非接触测量:与传统的接触式测量技术相比,基于光学的无损非接触测量技术更适合测量尺寸小、响应频率高的MEMS元件。
9. 实时测量:通过开发的应用软件,系统能够实时测量MEMS的运动状态,提供实时数据用于分析和控制。
10. 系统设计的理论性能:该系统理论上能够测量高达1MHz周期运动频率的MEMS元件。这一性能指标对于高频率动态测量非常关键。
11. 系统集成与应用:该设计将声光调制器、MEMS驱动器、微动平移台、千兆网相机等组件与FPGA系统进行集成,并通过USB接口的MCU实现与PC的通信,使得整个测量控制系统协同工作,为MEMS元件提供精确的测量。
本设计方案提出了一种新颖的基于FPGA的MEMS测量控制系统,有效提高了MEMS动态测量的精确度和效率,同时该系统具有较强的可扩展性和实时处理能力。此类研究不仅有助于MEMS检测技术的发展,也为相关的高科技领域提供了有力的技术支持和实验参考。