Spektra: Piezoelektrische Schwingungserreger

Das Thema Anregen und Testen von MEMS-Sensoren hat Spektra schon immer beschäftigt. Für Tests bezüglich der Vibrationsimmunität dieser Sensoren werden immer hochfrequentere mechanische Erreger benötigt. Waren vor einer Dekade noch Frequenzen zwischen 20 kHz und 50 kHz ausreichend, gehen die Anforderungen mittlerweile in den Megahertz-Bereich. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat Spektra einen neuartigen piezoelektrischen Schwingungserreger entwickelt, der eine kontrollierte Anregung von MEMS-Sensoren oder anderen kleinen Bauteilen bis zu einem Frequenzbereich von 2 MHz mit translatorischer und erstmals auch rotatorischer Anregung ermöglicht.

Für die translatorische Anregung gab es in der Vergangenheit bereits piezoelektrische Schwingungserreger, die aber aufgrund ausgeprägter Eigenmoden in vielen Frequenzbereichen keine gut kontrollierbare Schwingung bei derart hohen Frequenzen zuließen. Der neue zum Patent eingereichte Ansatz besteht darin, dass der Erreger mittels einer Matrix von Piezoelementen segmentiert wurde. Dadurch lassen sich In-Plane-Moden, die zu unerwünschten Querbewegungen des Prüflings führen können, unterdrücken. Es dominieren somit die gewünschten Out-of-Plane-Bewegungen die Anregung des Prüflings, was eine wohldefinierte und regelbare Anregung erlaubt. Zudem können mit diesem Erreger durch unterschiedliche Ansteuerung der Segmente erstmals auch Kippschwingungen in diesem Frequenzbereich erzeugt werden, mit denen eine Rotationsanregung der MEMS-Prüflinge möglich wird.