静电MEMS微镜谐振扭转角轨迹正弦估计的偏差研究

静电MEMS微镜扭转角实时获取通常是通过测量出微镜的谐振幅值和相位,按照正弦关系去估计任意时刻的扭转角数值,但关于这种正弦轨迹的假设存在多大的偏差的相关报道很少.使用显微激光多普勒方法,对C1100 型MEMS微镜在不同驱动频率和驱动电压下的真实谐振扭转角轨迹进行了测量,并对比了真实轨迹和用正弦曲线拟合轨迹的偏差.结果证明,方波驱动下的MEMS微镜,其真实轨迹和正弦拟合轨迹并不完全符合,存在随扭转角振幅增大而增大的偏差.通过对真实轨迹时域信号进行快速傅里叶变换和频域分析,可以证明偏差存在的主要原因是实测轨迹除了有频率为驱动方波频率1/2 倍的正弦信号以外,还叠加了频率为驱动方波频率1 倍和3/2 倍等高频正弦信号.研究结果表明,按照正弦曲线来估计光学角的方法仅适用于光学扫描角精度要求低于0.1°的场景.