Статья

Название статьи РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ МИКРОМЕХАНИЧЕСКОГО СЕНСОРА ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ
Автор И.Е. Лысенко, О.А. Ежова
Рубрика РАЗДЕЛ IV. ЭЛЕКТРОНИКА И УПРАВЛЕНИЕ
Месяц, год 04, 2017
Индекс УДК 621.3.049.77
DOI
Аннотация Микросистемная техника — быстро развивающееся научно-техническое направление, целью которого является создание систем на основе микрооптикоэлектромеханических устройств с уникальным набором свойств, недоступных при их реализации в виде обычных макросистем. Устройства микросистемной техники (сенсоры линейных ускорений, сенсоры угловых скоростей, актюаторы и т.д.) широко применяются в космической промышленности, медицинской технике, играх нового поколения, автомобилестроении и во многих других областях. Известные на сегодняшний день микромеханические сенсоры позволяют измерять линейные ускорения и угловые скорости по одной или двум осям. Производятся данные устройства в виде гибридных или интегральных микросистем. Изготовление двухосных и одноосных сенсоров на одной подложке, расположенных по трем взаимно ортогональным осям чувствительности, приводит к увеличению занимаемой ими площади подложки. Решить данную проблему – улучшить массогабаритные и энергетические характеристики микросистем, обеспечить возможность регистрации параметров движения подвижного объекта по трем осям чувствительности одним сенсорным элементом можно применением интегральных многоосевых сенсоров. Таким образом разработка конструкции сенсоров линейных ускорений актуальна на сегодняшний день. Основными целями при разработке микромеханических сенсоров является улучшение основных рабочих характеристик, уменьшение массогабаритных параметров сенсора и площади, занимаемой на подложке, и в результате чего происходит снижение стоимости проектируемого изделия. В данной работе разработана и исследована конструкция сенсора линейных ускорений с тремя осями чувствительности, модальный анализ разработанной конструкции по трем осям чувствительности был проведен, рассчитаны частоты колебаний разработанной конструкции, проведено моделирование работы разработанного микромеханического многоосевого сенсора под действием линейных ускорений, разработано описание исследуемой конструкции на языке высокого уровня VHDL-AMS. Из результатов проведенных исследований видно, что конструкция упругого подвеса чувствительного элемента микромеханического акселерометра обеспечивает равенство частот по двум осям чувствительности. С целью получения равенства собственных частот по трем осям чувствительности необходимо увеличить или уменьшить длину балок в подвесах соответствующего типа.

Скачать в PDF

Ключевые слова Микромеханическая система; сенсор линейных ускорений; акселерометр; конструк-ция; модель; модальный анализ.
Библиографический список 1. Вернер В.Д., Мальцев П.П., Резнев А.А., Сауров А.Н., Чаплыгин Ю.А. Современные тенденции развития микросистемной техники // Нано- и микросистемная техника. – 2008.
– № 8. – С. 2-6.
2. Лучинин В.В., Мальцев П.П. О термине «Микросистемная техника» в русском и английском языках // Нано- и микросистемная техника. – 2006. – № 2. – С. 39-41.
3. 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.
4. Вернер В.Д., Иванов А.А., Коломенская Н.Г., Лучинин В.В. и др. Изделия микросистемной техники – основные понятия и термины // Нано- и микросистемная техника. – 2007. – № 12. – С. 2-5.
5. Вернер В.Д., Иванов А.А., Коломенская Н.Г., Лучинин В.В. и др. Изделия микросистемной техники – термины и определения, классификация и обозначения типов // Нано- и микросистемная техника. – 2008. – № 1. – С. 2-5.
6. Мальцев П.П. О классификации в области микросистемной техники // Нано- и микро-системная техника. – 2005. – № 1. – С. 9-10.
7. Гольцова М.М., Юдинцев В.А. МЭМС: большие рынки малых устройств // Нано- и мик-росистемная техника. – 2008. – № 4. – С. 9-13.
8. Гридчин В.А., Драгунов В.П. Физика микросистем: учеб. пособие: В 2 ч. Ч. 1.– Новоси-бирск: Изд-во НГТУ, 2004. – 416 с.
9. Распопов В.Я. Микромеханические приборы. – М.: Машиностроение, 2007. – 400 с.
10. Васенко А., Епифанов В., Юдинцев В. Микроэлектромеханические системы. Настало время выходить в свет // Электроника: наука, технология, бизнес. – 1998. – № 5–6.
– С. 55-59.
11. Аравин В.В., Вернер В.Д., Сауров А.Н., Мальцев П.П. МЭМС высокого уровня – возмож-ный путь развития МЭМС в России // Нано- и микросистемная техника.– 2011. – № 6.
– С. 28-31.
12. Прокофьев И.В., Тихонов Р.Д. Нано- и микросистемы для мониторинга параметров дви-жения транспортных средств // Нано- и микросистемная техника. – 2011. – № 12.
– С. 48-50.
13. Анчурин С.А., Максимов В.Н., Морозов Е.С., Головань А.С., Шилов В.Ф. Блок инерци-альных датчиков // Нано- и микросистемная техника. – 2011. – № 1. – С. 50-53.
14. Elwenspoek M., Wiegerink R. Silicon micro accelerometers // Mechanical microsensors.
– 2005. – P. 230-236.
15. 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.
16. Лысенко И.Е. Интегральный сенсор угловых скоростей и линейных ускорений // Инже-нерный вестник Дона. – 2010. – № 3. – Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/ (доступ свободный). – Загл. с экрана. – Яз. рус.
17. Лысенко И.Е., Лысенко А.В. Интегральные сенсоры угловых скоростей и линейных ус-корений LR-типа на основе углеродных нанотрубок // Инженерный вестник Дона.
– 2012. – № 4. – Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/ (доступ свободный). – Загл. с экрана. – Яз. рус.
18. Лысенко И.Е., Ежова О.А. Критерии равенства собственных частот колебаний чувствительных элементов микромеханических гироскопов-акселерометров // Инженерный вестник Дона. – 2014. – № 2. – Режим доступа: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2014/2475 (доступ свободный). – Загл. с экрана. – Яз. рус.
19. Лысенко И.Е. Функционально интегрированные микро- и наномеханические сенсоры угловых скоростей и линейных ускорений. – Таганрог: Изд-во ЮФУ, 2013. – 167 с.
20. Лысенко И.Е., Куликова И.В., Полищук Е.В., Хайрулина В.А. Моделирование элементов микросистемной техники в программе ANSYS. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007.
– 42 с.
21. Абрамов И.И. Проблемы и принципы физики и моделирования приборных структур микро- и наноэлектроники. Ч. II. Модели полуклассического подхода // Нано- и микро-системная техника. – 2006. – № 9. – С. 26-36.

Comments are closed.