Частотный микромеханический акселерометр (ММА) используется для измерения ускорения на основе изменения частоты резонатора, которое возникает при воздействии ускорения в результате смещения инерционной массы. На его чувствительность могут влиять вибрационные шумы, температура и т.д. В работе с помощью расчета и моделирования в программе ANSYS исследовано влияние температуры на собственную частоту колебаний резонаторов частотных ММА различных конструкций. Показано, что в ряде конструкций резонаторов частотных ММА изменение частоты колебания ∆ f , вызванное повышением температуры, сопоставимо и даже превышает изменение частоты колебаний в результате воздействия ускорения. Установлено, что известные конструкции резонаторов, работающих на основе колебаний двухфиксированной балки, не обеспечивают стабильность собственной частоты колебаний при изменении температуры. У резонаторов, работающих на основе колебания консольной балки, частота практически не изменяется при повышении температуры. Наилучший результат с точки зрения температурной стабильности показал резонатор в виде консольной балки с балочным резонатором внутри нее, для которого изменение ∆ f при повышении температуры до 70 °С составило всего 4 Гц. Исследование основного конструктива ММА, состоящего из инерционной массы с резонатором, выполненным в виде консольной балки с балочным резонатором внутри нее, показало неизменность собственной частоты колебаний этого конструктива при повышении температуры до 70 °С. При этом чувствительность составляла 130 Гц/g и не зависела от температуры.
Аунг Тхура
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
Чжо Мьё Аунг
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
1. Аунг Тхура, Симонов Б.М., Тимошенков С.П. Влияние параметров конструкции актюаторов на чувствительность частотных микроакселерометров // Изв. вузов. Электроника. – 2017. – Т. 22. – №4. – P. 386–397.
2. Novel resonant accelerometer with micro leverage fabricated by MEMS technology / He Gaofa, Tang Yike, Zhou Chuande et al. // Chinese Journal of Mechanical Engineering. – 2011. – Vol. 24. – №3. – P. 1–6.
3. Xiao-Ping, Su S., Henry S. Yang. Design of compliant microleverage mechanisms // Sensors and Acutators A 87. – 2001. – P. 146–156.
4. A vacuum packaged surface micromachined resonant accelerometer / Ashwin A. Seshia, Trey A. Roessig, Roger T. Howe et al. // Journal of Microelectromechanical Systems. – 2002. – Vol. 11. – No. 6. – P. 784–793.
5. Design and implementation of a micromechanical silicon resonator accelerometer / H. Libin, Y. Hui, G. Yaung et al. // Sensor. – 2013. – P. 15785–15804.
6. A resonant microaccelerometer with high sensivity operating in an oscillating circuit / C. Claudia, C. Alberto, L. Giacomo et al. // Journal of Microelectromechanical Systems. – 2010. – Vol. 19. – №5. – P. 1140–1152.
7. Bramhahand V. Patil, Milind S. Ramgir. Study of structural steel members under thermal loading // International Journal of Science, Engineering and Technology Research (IJSETR). – 2016. – Vol. 5. – P. 2278–7798.