1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2019-24-6-619-626531.768:621.3.019.3Микро- и наносистемная техникаStudy on Resistance of Samples of Capacitive Type Micromecanical Accelerometers to Mechanical StressИсследование стойкости МЭМС-акселерометров емкостного типа к внешним механическим воздействиям619626http://ivuz-e.ru/en/issues/6-_2019/issledovanie_stoykosti_mems_akselerometrov_emkostnogo_tipa_k_vneshnim_mekhanicheskim_vozdeystviyam/

Reliable operation of mechanical sensors of the angular velocity and linear acceleration in modern conditions is possible only when their stable operation under effect of the external factors has been provided. The mechanical effects-broadband (sinusoidal) vibration and the shock on the experimental samples of micromechanical accelerometers (MMA) on the vibration stand LDS V455 have been studied. The obtained amplitude-frequency characteristics (AFC) of the experimental samples can be used to characterize their quality. The high quality, has been reflected in the linearity of the frequency response in a fairly wide frequency range and in absence the resonant peaks. To achieve this, it is necessary to work out the technology of manufacturing samples. The areas of application of the MMA samples can be selected according to the AFC type obtained for them. The shock pulses can be approximated by a series of semi-sinusoidal pulses with the duration equal to half the period of the sine function. With the help of a vibrating table the intensity and duration of the impact have been set. The results of the experiments have shown that the shock load is worked out differently for MMA samples, calculated for different ranges of the measured acceleration values. From the data obtained it can be seen that the output signal of the MMA samples to acceleration measurement range ±1.2 is limited from above, the output signal of the MMA samples in the range up to ±5 g is not included into a specified profile. It has been determined that MMA PLU 5-17 samples fulfill well the impact profile. The selection of permissible impact loads on the MMA samples should be made based on the feedback, i.e. the output signal on the impact.

Надежная эксплуатация механических датчиков угловой скорости и линейного ускорения возможна при обеспечении их устойчивого функционирования под воздействием внешних факторов. В работе на вибростенде LDS V455 исследованы механические воздействия широкополосной (синусоидальной) вибрации и ударов на экспериментальные образцы микромеханических акселерометров. Полученные амплитудно-частотные характеристики экспериментальных образцов использованы для оценки их качества, которое выражается в линейности в достаточно широком частотном диапазоне и отсутствии резонансных пиков. С помощью вибростенда заданы интенсивность и продолжительность удара. Результаты экспериментов показали, что ударная нагрузка отрабатывается неодинаково для образцов механических акселерометров, рассчитанных на разные диапазоны значений измеряемого ускорения. Выяснено, что выходной сигнал у образцов в диапазоне измерений ускорения ±1,2 g ограничен сверху, у образцов в диапазоне до ±5 g сигнал не входит в заданный профиль. Установлено, что образцы ПЛУ 5-17 хорошо отрабатывают профиль удара. Показано, что допустимая ударная нагрузка на образцы механических акселерометров должна подбираться с учетом откликов, т.е. выходных сигналов при ударном воздействии.

 Вавилов В.Д., Тимошенков С.П., Тимошенков А.С. Микросистемные датчики физических вели-чин: монография. В 2 ч. Ч.1. – М.: Техносфера, 2018. – 550 с.Тимошенков С.П., Симонов Б.М., Горошко В.Н. Надежность технических систем и техногенный риск. – М.: Юрайт, 2017. – 502 с.Christian L. Sinusoidal vibration. – Second Ed. – Wiley book. – 2009. – Vol. 1. – 410 р.Allyson L.H., Mark G.S., Herbert R.S. MEMS reliability. – Springer MEMS Reference Shelf, 2010. – 306 р.Patrick L.W. Selecting accelerometers for mechanical shock measurements // Journal for Sound and Vi-bration. – 2007. – P. 14–18.Аунг Тхура, Симонов Б.М., Тимошенков С.П. Исследование воздействия случайной вибрации на характеристики микромеханических акселерометров // Изв. вузов. Электроника. – 2019. – Т. 24. – № 5. – С. 511–520.Оценка работоспособности чувствительного элемента преобразователя линейных ускорений и расчет основных параметров / В.В. Калугин, С.А. Анчутин, Е.С. Кочурина и др. // Приборы. Приборы и средства автоматизации. – 2018. – №9 (219). – С. 1–5.Особенности конструкции и технологии изготовления чувствительного элемента микроакселеро-метра / С.П. Тимошенков, В.В. Калугин, С.А. Анчутин и др. // Сб. тез. Междунар. форума «Микроэлек-троника-2018» 4-й Междунар. науч. конф. «Электронная компонентная база и микроэлектронные моду-ли» (Алушта, 01–06 окт. 2018 г.). – М.: Техносфера, 2018. – С. 425–426.Timoshenkov S., Kalugin V., Anchutin S., Kochurina E. Simulation of the sensitive elements of the mi-cro-accelerometer with the software product ANSYS // Proc. of International Conference «Micro- and Nanoelectronics – 2018». (Zvenigorod, 1–5 Oct., 2018). – M.: MAKS Press, 2018. – 95 p.Keya Sanyal, Kalyan Biswas. Structural design and optimization of MEMS based capacitive accel-erometer // Devices for Integrated Circuit. IEEE. – 2017. – March.Челпанов И.Б., Евстифеев М.И., Кочетков А.В. Методы испытаний микромеханических дат-чиков и приборов // Приборы. – 2014. – № 4(166). – P. 16–20.Ефремов А.К. Об эквивалентности испытаний на воздействие случайной вибрации // Вестник МГТУ им. Баумана. – 2012. – №2 (27). – P. 22–38.ГОСТ Р 51371-99. Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий. – М., 1999.