随着MEMS工艺的发展和完善，出现了多种微型的机械构件，如微铰链、微制动器、微悬臂梁、微桥等。这些微型机械构件，由于尺寸较小，在宏观上往往被看作薄膜结构，其力学行为与宏观的大块机械材料之间有相当大的差异，不能用我们所熟知的宏观机械材料的参数来衡量薄膜结构材料的力学性能。随着微电子工业的发展，大规模集成电路的集成度越来越高，集成电路进一步朝着小型化方向发展。由于集成度提高，体积减小，对外界影响变得异常敏感。因此，对微结构的性能研究变得极为重要与艰难。此时，光学测试方法作为一种非接触、全场测量的方法，其各种优点显得尤为突出，已经广泛应用于物体面内变形、离面变形、三维形貌以及材料力学性能等领域的测量，并日渐成为微结构与材料静动态性能的一种最基本而有效的测试技术。 离面变形是光测力学最基本的测量参数之一。传统的离面变形的光学测量方法常需要对被测物体表面做预处理，甚至需做成模型，然后通过特定的光学或几何干涉形成条纹，再从条纹中提取所需的信息，因此，对测量环境要求比较高。本文利用数字散斑相关方法实现了物体离面位移的测量，使得离面位移的测量变得简单、快速。利用该方法实现了新型材料的电致伸缩性能测量。 MEMS产品表面具有镜面反射性质，尺寸较小又要求有较高的分辨率，致使传统的测量方法难以达到测量要求。本文采用投影相关方法对MEMS产品翘曲度进行测量，该方法是结构光投影和数字散斑相关方法的结合，测量结果不受投影光强分布的影响。通过实验模拟对比分析了投影散斑方法和投影条纹方法的测量精度。最后利用投影散斑相关方法对手机屏幕芯片的翘曲进行了测量，取得了满意的结果。 电子器件的可靠性与其工作温度关系密切，其间可靠性不高的主要原因之一是热设计不合理，因此，研究MEMS产品的热致封装效应成为可靠设计的关键技术。热致封装效应的测量主要是封装器件温度变化引起的热变形的测量。本文对COB封装芯片进行了热致封装效应测试分析，通过分离面内膨胀变形和翘曲变形引起的图像面内位移，最终获得了温度变化过程中芯片的离面变形，实现了热致封装效应分析，获得了满意的结果，为有限元模拟算法以及理论计算模型提供了一种有力的实验参考依据。 三维形貌的光学测量是MEMS设计和制作中最基本的测试技术。傅里叶变换轮廓术是有效的光学三维形貌测量方法之一，该方法只需采集一帧条纹图就能恢复出物体的三维形貌分布，测量速度快，适合动态过程的三维形貌测量。基于该方法本文提出了基于时间域的傅里叶变换方法，并利用该方法对连续振动悬臂梁进行了测量，有效的重建了悬臂梁的瞬时三维形貌，再现了悬臂梁的整个连续振动过程。 小波变换作为传统傅里叶分析的严重挑战，已经成为理想的时频分析法。本文提出了基于小波变换的时域相位分析方法，通过提取小波脊线恢复解调相位，提高了测量精度，有效地恢复了动态物体的瞬时三维形貌。文中利用该方法对连续振动悬臂梁进行了分析，得到连续振动悬臂梁的瞬时速度以及瞬时三维形貌，为研究动态物体瞬时特性提供了一种新的方法。