测试技术在微机电系统(MEMS)研发过程与产业化过程中具有重要的现实意义。基于MEMS的测试技术主要有MEMS材料特性测试技术、MEMS动态特性测试技术、MEMS可靠性测试技术等方面。其中动态特性测试技术在MEMS研发过程中具有最为重要的意义。首先,MEMS的动态特性决定了MEMS器件的基本性能;其次,MEMS微结构三维微运动情况、材料属性及机械力学参数、MEMS可靠性与器件失效模式、失效机理等关键问题均可通过MEMS动态测试技术加以解决;同时,通过动态测试技术,还可以研究一系列相关的基础理论问题。因此,MEMS动态测试技术近年来得到了国内外许多MEMS研究机构的高度重视。本文设计了一套基于机器微视觉的MEMS动态测试系统。整个系统的硬件平台主要由六个模块组成:高压驱动电路模块、频闪驱动电路模块、显微镜模块、图像采集模块、数据采集与驱动控制模块和测试仪器控制模块。整个系统的软件平台主要由九个模块组成:图像采集模块、图像预处理模块、图像校正与标定模块、图像几何尺寸测量模块、图像搜索与匹配模块、数据采集与驱动模块、仪器控制模块、MEMS动态特性测量模块、测试报告生成模块。基于MEMS动态测试系统,本文提出两种测试技术用于对MEMS器件平面微运动特性的测量:模糊图像合成技术与块匹配技术。在模糊图像合成技术中,在连续光照明条件下,获得一定驱动频率下MEMS谐振器的模糊运动图像,利用各种图像处理技术如直方图均衡化,空域平滑及锐化,小波域消噪及增强等,并对它们进行适当组合对所采集到的原始图像做充分地预处理;再利用边缘点检测技术测得MEMS谐振器的运动幅度。由于引入了亚像素定位技术,使得谐振器运动幅度的测量精度达到了亚像素精度。结合扫频技术得到一系列驱动频率下MEMS谐振器的运动幅度,从而获得MEMS谐振器的幅频特性曲线。最终得到MEMS谐振器的谐振频率、品质因数等特性参数。在块匹配技术中,利用频闪成像原理采集高速运动MEMS器件的清晰图像,对采集到的一系列不同相位不同驱动频率下MEMS器件的图像,利用块匹配技术对它们进行分析,从而得到MEMS器件平面微运动的运动特性。