Для обеспечения надежной работы и стабильности параметров микромеханических акселерометров (ММА) необходимо учитывать различные виды паразитных воздействий на этапе проектирования структуры чувствительного элемента (ЧЭ) и конструкции датчика в целом, а также на этапах их жизненного цикла. Учет реальных условий эксплуатации датчиков является одной из основных проблем разработчиков. В работе исследовано влияние случайной вибрации на функционирование двухэлектродного ЧЭ ММА сэндвич-конструкции емкостного типа, принцип работы которого основан на изменении относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика конденсатора при воздействии ускорения. В рассматриваемом ЧЭ ММА с одной осью чувствительности инерционная масса подвешена на складчатых пружинах и находится между двумя фиксированными электродами. С использованием программы Ansys рассчитаны деформации инерционной массы и изменения емкости в ЧЭ ММА, возникающие при воздействии на него ускорения до 5 g по рабочей оси и до 50 g по нерабочим осям, а также случайной вибрации по рабочей оси Х и по нерабочим осям Y и Z . Воздействующая на ЧЭ ММА случайная вибрация имеет профиль, частота которого составляет 20 Гц при 0,01 g /Гц, от 80 до 350 Гц при 0,04 g /Гц, 2000 Гц при 0,01 g /Гц. Рассчитаны изменения емкости в ЧЭ ММА в условиях воздействия на него случайной вибрации. Полученные результаты подтверждают работоспособность ЧЭ ММА в условиях значительных воздействий по нерабочим осям. Для использования в условиях воздействия случайной вибрации исследованная модель ЧЭ ММА требует дальнейшей доработки.
Йе Ко Ко Аунг
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
1. MEMS reliability in shock environments / D. M. Tanner, J. A. Walraven, K. Helgesen et al. // 2000 IEEE International Reliability Physics Symposium Proceedings. 38th Annual. San Jose, CA: IEEE, 2000. P. 129–138. doi: https://doi.org/10.1109/RELPHY.2000.843903
2. MEMS reliability in vibration environments / D. M. Tanner, J. A. Walraven, K. S. Helgesen et al. // 2000 IEEE International Reliability Physics Symposium Proceedings. 38th Annual. San Jose, CA: IEEE, 2000. P. 139–145. doi: https://doi.org/10.1109/RELPHY.2000.843904
3. Влияние внешней воздействующей вибрации на микроэлектромеханические систе-мы-акселерометры / А. С. Афанасьев, В. М. Полушкин, В. А. Соболев и др. // Лесной вестник. Forestry Bulletin. 2019. Т. 23. № 5. С. 138–141. doi: https://doi.org/10.18698/2542-1468-2019-5-138-143
4. Полушкин В. М., Сиряченко Н. А. Вопросы контроля функциональных параметров микроэлектромеханических преобразователей параметров движения // Научно-технический сборник. Мытищи: 22 ЦНИИ МО РФ, 2008. № 60. С. 23–28.
5. Liang Z., Lee G. C. Random vibration: Mechanical, structural, and earthquake engineer-ing applications. Boca Raton, FL; London; New York: CRC Press, 2015. XXVIII, 630 p.
6. Йе Ко Ко Аунг, Аунг Тхура, Симонов Б. М., Тимошенков С. П. Параметры чувст-вительного элемента сэндвич-конструкции емкостного микромеханического акселерометра // Изв. вузов. Электроника. 2019. Т. 24. № 3. С. 257–266. doi: https://doi.org/10.24151/1561-5405-2019-24-3-257-266
7. Aung Thura, Simonov B. M. Influence of random vibration on MEMS capacitive accele-rometer // 2018 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering. Moscow: IEEE, 2018. P. 1595–1598. doi: https://doi.org/10.1109/EIConRus.2018.8317405
8. Вавилов В. Д., Тимошенков С. П., Тимошенков А. С. Микросистемные датчики физических величин: монография: в 2 ч. М.: Техносфера, 2018. 549 с.