Zintegrowany system mikrointerferometru siatkowego z aktywnym modułem sterowania wiązką

Jerzy Krężel

Abstract

Głównym celem rozprawy doktorskiej jest opracowanie zminiaturyzowanego interferometru do pomiaru przemieszczeń w płaszczyźnie (w całym polu widzenia) w mikroobiektach i mikroobszarach dużych konstrukcji inżynierskich. Celem techniczno-ekonomicznym jest opracowanie nowej generacji niskokosztowych bezinwazyjnych czujników optycznych. W ramach rozprawy opracowano koncepcję rodziny zintegrowanych interferometrów polowych pozwalających na badanie obiektów nietransmisyjnych, umożliwiając pomiar przemieszczeń w płaszczyźnie, przemieszczeń pozapłaszczyznowych oraz wyznaczenie kształtu powierzchni. W rozprawie szczegółowo zajęto się konstrukcją interferometru siatkowego, do pomiaru przemieszczeń w płaszczyźnie obiektów ze zintegrowaną wysokoczęstotliwościową siatką dyfrakcyjną. Urządzenie składa się z trzech podstawowych modułów: platforma oświetlająco-detekcyjna (POD), głowica pomiarowa (GP) oraz aktywny moduł sterowania wiązką (AMSW). POD wykorzystuje komercyjnie dostępne elementy pozwalające na generację i formowanie wiązki oświetlającej oraz rejestrowanie obrazu prążkowego, powstałego w wyniku interferencji wiązek niosących sprzężoną informację o obiekcie. Monolityczna głowica pomiarowa pozwala na odpowiednie prowadzenie wiązek w urządzeniu. Realizowane jest to w dwóch wariantach: pasywnym - ze zintegrowaną siatką generującą wiązki oraz aktywnym - w którym siatka zintegrowana jest z przesuwnikiem fazy. Przesuwnik fazy, tworzący aktywny moduł sterowania wiązką, zaprojektowano jako krzemowy mikrostolik liniowy ze zintegrowaną siatką dyfrakcyjną przemieszczany za pomocą elektrostatycznych aktuatorów grzebieniowych. W trakcie realizacji prac skupiono się w szczególności na modelowaniu urządzenia oraz na analizie pracy kluczowych jego modułów: głowicy pomiarowej oraz przesuwnika fazy. Wyniki analiz numerycznych, według zaproponowanych metodyk, posłużyły do opracowania konstrukcji poszczególnych modułów interferometru. Przeprowadzono również szereg badań poszczególnych elementów urządzenia oraz wstępny test modelowego układu czujnika. Badania potwierdzają poprawność dobranych elementów komercyjnych oraz możliwość zastosowania technologii wytłaczania na gorąco jako metody replikacji głowicy pomiarowej oraz technologii mikroobróbki krzemu pozwalającej na wytworzenie przesuwnika fazy ze zintegrowaną siatką dyfrakcyjną. Zrealizowane w ramach rozprawy prace będą podstawą do miniaturyzacji klasycznych układów interferometrycznych, w celu wytwarzania niskokosztowych bezinwazyjnych czujników, a w szczególności do wytworzenia zminiaturyzowanego, polowego ekstensometru siatkowego. Dodatkowym wynikiem rozprawy jest zaproponowana metodyka badania mikrostruktur, wymagająca integracji na ich powierzchni siatki dyfrakcyjnej.
Diploma typeDoctor of Philosophy
Author Jerzy Krężel (FM)
Jerzy Krężel,,
- Faculty of Mechatronics
Title in PolishZintegrowany system mikrointerferometru siatkowego z aktywnym modułem sterowania wiązką
Languagepl polski
Certifying UnitFaculty of Mechatronics (FM)
Defense Date21-04-2010
Supervisor Małgorzata Kujawińska (FM / IMPh)
Małgorzata Kujawińska,,
- The Institute of Micromechanics and Photonics

Pages227
Keywords in Polishczujniki optyczne, interferometry
Abstract in PolishGłównym celem rozprawy doktorskiej jest opracowanie zminiaturyzowanego interferometru do pomiaru przemieszczeń w płaszczyźnie (w całym polu widzenia) w mikroobiektach i mikroobszarach dużych konstrukcji inżynierskich. Celem techniczno-ekonomicznym jest opracowanie nowej generacji niskokosztowych bezinwazyjnych czujników optycznych. W ramach rozprawy opracowano koncepcję rodziny zintegrowanych interferometrów polowych pozwalających na badanie obiektów nietransmisyjnych, umożliwiając pomiar przemieszczeń w płaszczyźnie, przemieszczeń pozapłaszczyznowych oraz wyznaczenie kształtu powierzchni. W rozprawie szczegółowo zajęto się konstrukcją interferometru siatkowego, do pomiaru przemieszczeń w płaszczyźnie obiektów ze zintegrowaną wysokoczęstotliwościową siatką dyfrakcyjną. Urządzenie składa się z trzech podstawowych modułów: platforma oświetlająco-detekcyjna (POD), głowica pomiarowa (GP) oraz aktywny moduł sterowania wiązką (AMSW). POD wykorzystuje komercyjnie dostępne elementy pozwalające na generację i formowanie wiązki oświetlającej oraz rejestrowanie obrazu prążkowego, powstałego w wyniku interferencji wiązek niosących sprzężoną informację o obiekcie. Monolityczna głowica pomiarowa pozwala na odpowiednie prowadzenie wiązek w urządzeniu. Realizowane jest to w dwóch wariantach: pasywnym - ze zintegrowaną siatką generującą wiązki oraz aktywnym - w którym siatka zintegrowana jest z przesuwnikiem fazy. Przesuwnik fazy, tworzący aktywny moduł sterowania wiązką, zaprojektowano jako krzemowy mikrostolik liniowy ze zintegrowaną siatką dyfrakcyjną przemieszczany za pomocą elektrostatycznych aktuatorów grzebieniowych. W trakcie realizacji prac skupiono się w szczególności na modelowaniu urządzenia oraz na analizie pracy kluczowych jego modułów: głowicy pomiarowej oraz przesuwnika fazy. Wyniki analiz numerycznych, według zaproponowanych metodyk, posłużyły do opracowania konstrukcji poszczególnych modułów interferometru. Przeprowadzono również szereg badań poszczególnych elementów urządzenia oraz wstępny test modelowego układu czujnika. Badania potwierdzają poprawność dobranych elementów komercyjnych oraz możliwość zastosowania technologii wytłaczania na gorąco jako metody replikacji głowicy pomiarowej oraz technologii mikroobróbki krzemu pozwalającej na wytworzenie przesuwnika fazy ze zintegrowaną siatką dyfrakcyjną. Zrealizowane w ramach rozprawy prace będą podstawą do miniaturyzacji klasycznych układów interferometrycznych, w celu wytwarzania niskokosztowych bezinwazyjnych czujników, a w szczególności do wytworzenia zminiaturyzowanego, polowego ekstensometru siatkowego. Dodatkowym wynikiem rozprawy jest zaproponowana metodyka badania mikrostruktur, wymagająca integracji na ich powierzchni siatki dyfrakcyjnej.
Citation count*5 (2020-09-18)

Get link to the record

Back
Confirmation
Are you sure?