西北工业大学彭安杰获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种用于提高静电MEMS微镜扫描角度的优化方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116661140B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310707084.1,技术领域涉及:G02B27/00;该发明授权一种用于提高静电MEMS微镜扫描角度的优化方法及系统是由彭安杰;乔大勇;陈真;何叶;袁仕俊设计研发完成,并于2023-06-14向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种用于提高静电MEMS微镜扫描角度的优化方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种用于提高静电MEMS微镜扫描角度的优化方法及系统,包括建立静电MEMS微镜的动力学方程,获取驱动力矩,并建立驱动力矩表达式;建立不同梳齿到转轴距离的驱动器的有限元模型,并对有限元模型进行仿真,获取不同驱动器电容与角度的关系,并对获取的不同驱动器电容与角度的关系进行拟合,获取驱动器电容表达式;基于获取的驱动器电容表达式、驱动力矩表达式和静电MEMS微镜的动力学方程得到谐振振幅的表达式,并基于谐振振幅的表达式获取不同梳齿到转轴距离下静电MEMS微镜的谐振振幅;选取所有谐振振幅中的最大值对应的梳齿到转轴距离对MEMS微镜的驱动器进行优化。使得MEMS微镜能达到最大的扫描角度,进而满足静电MEMS微镜在大视场应用场景中的需求。
本发明授权一种用于提高静电MEMS微镜扫描角度的优化方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种用于提高静电MEMS微镜扫描角度的优化方法,其特征在于,包括以下步骤: S1:建立静电MEMS微镜的动力学方程,获取驱动力矩,并建立驱动力矩表达式; S2:建立不同梳齿到转轴距离的静电驱动器的有限元模型,并对有限元模型进行仿真,获取不同驱动器电容与角度的关系,并对获取的不同驱动器电容与角度的关系进行拟合,获取驱动器电容表达式; S3:基于获取的驱动器电容表达式、驱动力矩表达式和静电MEMS微镜的动力学方程得到谐振振幅的表达式,并基于谐振振幅的表达式获取不同梳齿到转轴距离下静电MEMS微镜的谐振振幅; S4:选取所有谐振振幅中的最大值对应的梳齿到转轴距离作为优化参数,并基于选取的最大值对MEMS微镜的驱动器进行优化; 所述步骤S1包括以下步骤: 通过公式1建立静电MEMS微镜的动力学方程: 式中,J为镜面的转动惯量;θ为镜面转角;c为静电MEMS微镜系统的阻尼系数;k为扭转梁的刚度;M为驱动力矩; 其中,驱动力矩M的表达式通过公式2表达: 式中,U是驱动电压,C是驱动器动梳齿与静梳齿间的电容; 所述驱动电压U的表达式为: 式中,Um是高电平;ω是驱动频率; 所述步骤S2包括以下步骤: 通过公式4建立驱动器电容表达式: 式中,b0、b1、b2为拟合系数; 所述步骤S3包括以下步骤: 将驱动器电容表达式带入到驱动力矩表达式中,再将驱动力矩表达式带入到静电MEMS微镜的动力学方程中求解得到谐振振幅的表达式; 所述步骤S3中,将驱动器电容表达式带入到驱动力矩表达式中得到: 式中,U是驱动电压;b0和b1为拟合系数; 所述步骤S3中,通过公式6建立谐振振幅的表达式: 式中,J表示镜面转动惯量;c表示统阻尼系数;Um表示高电平。
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