Исследование функционирования чувствительного элемента микромеханического акселерометра сэндвич-конструкции емкостного типа в условиях паразитных воздействий по нерабочим осям и случайной вибрации

Исследование функционирования чувствительного элемента микромеханического акселерометра сэндвич-конструкции емкостного типа в условиях паразитных воздействий по нерабочим осям и случайной вибрации

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
Симонов Борис Михайлович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
Тимошенков Сергей Петрович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
Поделиться