Статья

Название статьи ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МИКРОМЕХАНИЧЕСКОГО СЕНСОРА ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ С ТРЕМЯ ОСЯМИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
Автор И.Е. Лысенко, О.А. Ежова, Ф.М. Бондарев, А.В. Ткаченко
Рубрика РАЗДЕЛ IV. НАНОСИСТЕМНАЯ ТЕХНИКА
Месяц, год 09, 2015
Индекс УДК 621.3.049.77
DOI
Аннотация Устройства микросистемной техники, такие как сенсоры линейных ускорений, сенсоры угловых скоростей, актюаторы широко применяются в различных областях: космическая промышленность, бытовые приборы, игры нового поколения, автомобилестроение и т.д. Устройства микросистемной техники широко применяются и в медицинской технике. Например, микромеханические сенсоры линейных ускорений используются в работе дефибрилляторов. Таким образом актуальной задачей на сегодняшний день является разработка конструкции сенсоров линейных ускорений. Основными целями при разработке микромеханических сенсоров является улучшение основных рабочих характеристик, уменьшение массогабаритных параметров сенсора и площади, занимаемой на подложке, а также снижение стоимости проектируемого изделия. В данной работе разработана и исследована конструкция сенсора линейных ускорений с тремя осями чувствительности, проведен модальный анализ разработанной конструкции по трем осям чувствительности, рассчитаны собственные формы и частоты колебаний разработанной конструкции, разработано описание исследуемой конструкции на языке высокого уровня VHDL-AMS, на основе которого проведено моделирование работы разработанного микромеханического многоосевого сенсора под действием линейных ускорений в программе hAMSter. В результате моделирования определена длительность воздействия линейных ускорений, определена амплитуда перемещений, пропорциональная величине действующего воздействия, определено время действия переходных процессов по осям чувствительности, определена начальная емкость преобразователей перемещений по осям чувствительности, определены изменения дифференциальных емкостей по осям чувствительности при действии линейного ускорения. Из результатов проведенных исследований видно, что конструкция упругого подвеса чувствительного элемента микромеханического акселерометра обеспечивает равенство частот по двум осям чувствительности.

Скачать в PDF

Ключевые слова Микросистемная техника; микроэлектромеханические системы; элементная база; микромеханический компонент; сенсор линейных ускорений; акселерометр; конструкция; модель; моделирование.
Библиографический список 1. Распопов В.Я. Микромеханические приборы: учебное пособие. – Тула: Тульский государственный университет, 2007. – 400 с.
2. Ramadoss R. MEMS devices for biomedical applications // Solid State Technology. – 2013. – Vol. 10. – P. 10-13.
3. Sung W.T., Kang T. and Lee J.G. Controller Design of a MEMS Gyro-Accelerometer with a Single Proof Mass // International Journal of Control, Automation, and Systems. – 2008. – Issue 6. – P. 873-883.
4. Тимошенков С.П., Кульчицкий А.П. Применение МЭМС-сенсоров в системах навигации и ориентации подвижных объектов // Нано- и микросистемная техника. – 2012. – № 6. – С. 51-56.
5. Аравин В.В., Вернер В.Д., Сауров А.Н., Мальцев П.П. МЭМС высокого уровня – возможный путь развития МЭМС в России // Нано- и микросистемная техника.– 2011. – № 6. – С. 28-31.
6. Прокофьев И.В., Тихонов Р.Д. Нано- и микросистемы для мониторинга параметров движения транспортных средств // Нано- и микросистемная техника.– 2011. – № 12. – С. 48-50.
7. Сысоева С. Ключевые сегменты рынка МЭМС-компонентов. Инерциальные системы – от Low-End до High-End // Компоненты и технологии. – 2010. – № 5.
8. Анчурин С.А., Максимов В.Н., Морозов Е.С., Головань А.С., Шилов В.Ф. Блок инерциальных датчиков // Нано- и микросистемная техника. – 2011. – № 1. – С. 50-53.
9. Elwenspoek M., Wiegerink R. Silicon micro accelerometers // Mechanical microsensors. – 2005. – P. 230-236.
10. Коноплев Б.Г., Рындин Е.А., Лысенко И.Е. Элементная база наноэлектроники, микро- и наносистемной техники. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. – 91 с.
11. Lysenko I.E. Modeling of the micromachined angular rate and linear acceleration sensors LL-type with redirect of drive and sense axis // World Applied Sciences Journal. – 2013. – No. 27 (6). – P. 759-762.
12. Лысенко И.Е. Интегральный сенсор угловых скоростей и линейных ускорений // Инженерный вестник Дона. – 2010. – № 3. – Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/ (доступ свободный).
13. Лысенко И.Е., Лысенко А.В. Интегральные сенсоры угловых скоростей и линейных ускорений LR-типа на основе углеродных нанотрубокурс // Инженерный вестник Дона. – 2012. – № 4. – Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/ (доступ свободный).
14. Лысенко И.Е., Ежова О.А. Критерии равенства собственных частот колебаний чувствительных элементов микромеханических гироскопов-акселерометров // Инженерный вестник Дона. – 2014. – № 2. – http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2014/2475 (доступ свободный).
15. Лысенко И.Е., Синютин С.А., Воронков О.Ю. Поведенческая модель микромеханического сенсора угловых скоростей для моделирования в среде Simulink программного пакета MatLab // Инженерный вестник Дона. – 2014. – № 4. http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2674/ (доступ свободный).
16. Лысенко И.Е., Синютин С.А., Воронков О.Ю. Разработка поведенческой модели сенсора линейного ускорения с двумя осями чувствительности для моделирования в среде Simulink программного пакета MatLab // Инженерный вестник Дона. – 2014. – № 4. http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2014/2672/ (доступ свободный).
17. Лысенко И.Е. Интегральные микромеханические сенсоры угловых скоростей и линейных ускорений. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2013. – 180 с.
18. Коноплев Б.Г., Рындин Е.А., Лысенко И.Е. Элементная база наноэлектроники, микро- и наносистемной техники. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. – 91 с.
19. Лысенко И.Е. Метод проектирования микромеханических сенсоров угловых скоростей и линейных ускорений LL-типа // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2009. – № 1 (90). – С. 117-123.
20. Лысенко И.Е., Ежова О.А., Куликова И.В. Приступчик Н.К. Методика проектирования микромеханических компонентов на основе библиотеки микрофрагментов // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2014. – № 9 (158). – С. 201-205.

Comments are closed.