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" 10.24151/1561-5405-2019-24-5-511-520623.4.084.2:620.178.53Микро- и наносистемная техникаResearch of Influence of Random Vibrations on MEMS SamplesИсследование воздействия случайной вибрации на характеристики микромеханических акселерометров Аунг ТхураАунг ТхураTkhuraAungAung TkhuraСимонов Борис Михайлович СимоновБорис Михайлович MikhaylovichSimonov BorisSimonov Boris MikhaylovichТимошенков Сергей ПетровичТимошенковСергей ПетровичTimoshenkovSergey P.Sergey P. TimoshenkovНациональный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия511520http://ivuz-e.ru/issues/5-_2019/issledovanie_vozdeystviya_sluchaynoy_vibratsii_na_kharakteristiki_mikromekhanicheskikh_akselerometro/

For modern information, measuring and optoelectronic systems based on micro-and nanomechanical sensors of angular velocity and linear acceleration it is important to ensure their stable operation in presence of external factors. In the work the results of the study on the effect of random vibration on the characteristics experimental samples of micromechanical accelerometers (MMA), obtained using the LDS V455 vibration stand, have been presented. The dependence of the vibroacceleration on the frequency of one of the samples, intended for measurement of the acceleration in the range of up to ±1.2 g, has a noticeable shift from its given profile. Therefore, to determine the causes of the discrepancy, the design of the sensing element (CHE) MMA, the effect of random vibration on it, the calculations and simulation in the ANSYS program have been performed. The calculations and simulation have been executed in the ANSYS program. The deformation e of this MMA along the z axis of sensitivity and capacitance changes under the influence of acceleration and random vibration along the X , Y and Z axes have been determined taking into account the crystallographic orientation of the silicon-CHE material. When performing the calculations and modeling, the influence of the crystallographic orientation, used for manufacturing CHE MMA as a structural material of silicon, has been considered, since it affects the deformation (deviation) of the rotor, which should be taken into account by designers-developers of MEMS sensors. The results of the theoretical and experimental research and computer modeling have been presented.

Для современных информационных, измерительных и оптико-электрон-ных систем на основе микро- и наномеханических датчиков угловой скорости и линейного ускорения актуальным является обеспечение их устойчивого функционирования при наличии внешних воздействующих факторов. В работе представлены результаты исследования воздействия случайной вибрации на характеристики микромеханических акселерометров (ММА), полученные с использованием вибростенда LDS V455. Зависимость спектральной плотности виброускорения от частоты одного из образцов, предназначенного для измерений ускорения в диапазоне до ±1,2 g, имеет заметное смещение от заданного ее профиля. Для установления причин такого несоответствия исследована конструкция чувствительного элемента (ЧЭ) ММА при воздействии случайной вибрации. Расчеты и моделирование выполнены в программе ANSYS. Определены деформации ЧЭ ММА по оси чувствительности Z и изменения емкости при воздействии ускорения и случайной вибрации по осям X , Y и Z с учетом кристаллографической ориентации материала ЧЭ - кремния. Рассмотрено влияние кристаллографической ориентации кремния, используемого для изготовления ЧЭ ММА, на деформацию (отклонение) ротора. Приведенные результаты теоретического и экспериментального исследований, а также компьютерного моделирования совпадают, что позволяет совершенствовать конструкцию ЧЭ ММА.

случайная вибрацияпрофиль спектральной плотности виброускорения сигналачувствительный элементкристаллографическая ориентация кремния Ачильдиев В.М., Грузевич Ю.К., Солдатенков В.А. Информационные измеритель-ные и оптико-электронные системы на основе микро- и наномеханических датчиков угловой скорости и линейного ускорения. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016. – 260 с.Аунг Тхура, Симонов Б.М, Тимошенков А.С. Исследование воздействия случайной вибрации на образцы микромеханического акселерометра // Сб. тр. Юбилейной XX конф. молодых ученых «Навигация и управление движением» (20–23 марта 2018 г., Санкт-Петербург). – СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2018. – 364 с.Вавилов В.Д., Тимошенков С.П., Тимошенков А.С. Микросистемные датчики фи-зических величин: монография: в 2 ч. – М.: Техносфера, 2018. – 550 с.Zach L., Gorge C.L. Random vibration: mechanical, structural, and earth-quake engineer-ing applications. – CRC Book. – 2015. – P. 1–661.Xihong M., Changlong L. Test of reliability of micro-accelerometer in vibration envi-ronment // Advanced Materials Research. – 2012. – Vol. 588–589.– P. 1881–1884.Ahmet L.A. Dynamic modeling and analysis of vibration effects on performance in optical systems: Dis. for the degree of Master Science. – 2008. – P. 1–129.John V.B. What is random vibration testing? // Journal for Sound and Vibration. – 2012. – Vol. 46. – No. 2. – P. 9–12.An introduction to random vibration revision by Tom Irvine. – URL: http://www.vibrationdata.com/ tutorials2/random.pdf (дата обращения: 10.07.2018).Челпанов И.Б., Евстифеев М.И., Кочетков А.В. Методы испытаний микромеха-нических датчиков и приборов // Приборы. – 2014. – № 4(166). – С. 16–20.Ефремов А.К. Об эквивалентности испытаний на воздействие случайной вибрации // Вестник МГТУ им. Баумана. Сер. Машиностроение. – 2012. – №2 (28). – P. 22–38.