Разработка микросистемного акселерометра

• Автор: Вавилов, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МИКРОСИСТЕМНЫХ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ

1.1. Обзор и анализ микросистемных чувствительных элементов

датчиков ускорений

1.2. Особенности построения интегральных маятниковых подвесов из кремния

1.3. Особенности газодинамического демпфирования микромеханических маятников акселерометров

1.4. Особенности построения математических моделей маятнико

вых чувствительных элементов

Выводы

Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

МИКРОСИСТЕМНОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА

2.1. Оценка числа степеней свободы маятника микросистемного

акселерометра
2.2. Исследование характеристик чувствительного элемента микросистемного акселерометра
2.3. Математическое описание чувствительного элемента
как динамической системы
2.4. Разработка электрической схемы микросистемного
акселерометра
2.5. Разработка структурной схемы и полной передаточной
функция микросистемного акселерометра
Выводы
Глава 3. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ МИКРОСИСТЕМНОГО АКСЕЛЕРОМЕТРА И ВЫБОР ПУТЕЙ ДЛЯ ИХ СНИЖЕНИЯ
3.1. Расчет погрешности статической характеристики интегрального маятника
3.2. Выбор оптимального соотношения между размерами отдельных элементов акселерометра и их температурными коэффициентами
3.3. Определение добротности интегральных чувствительных элементов
3.4. Соотношение жесткостей "электрической пружины" и механического подвеса
3.5 Разработка противоударного демпфера для микросистемных
акселерометров
3.6. Расчет погрешности микросистемного акселерометра от поперечных составляющих ускорений
3.7. Оценка величины пульсаций в выходном сигнале акселерометра
3.8. Оценка продольной устойчивости упругих подвесов
интегральных маятников акселерометров
3.9. Оптимизация газодинамического демпфирования подвижного
узла 95 *
Выводы
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОСИСТЕМНЫХ АКСЕЛЕРОМЕТРОВ
4.1. Описание объекта экспериментальных исследований
4.2. Описание испытательных установок для экспериментальных
исследований микросистемных акселерометров
4.3. Методика определения погрешностей статической характеристики интегрального акселерометра по экспериментальным данным
4.4. Экспериментальные исследования жесткости упругих подвесов

4.5. Температурные испытания микросистемных акселерометров
4.6. Экспериментальные исследования динамических характеристик микросистемных акселерометров
Выводы
Заключение
Перечень принятых обозначений
ЛИТЕРАТУРА
Приложение 1. Программа моделирования характеристик чувствительного элемента микросистемного акселерометра
по передаточной функции
Приложение 2. Расчет погрешности микросистемного акселерометра в зависимости от длины подвеса
Приложение 3. Расчет оптимального демпфирования подвижных узлов маятникового типа
Приложение 4. Сведения о внедрении результатов диссертационной работы

ния пути распространения контактных напряжений между площадками соединения и упругими подвесами тело несущей рамки выполнено в виде меандра.
Интегральный маятник с внутренним креплением несущей рамки [22] (рис. 2.3, Ь) - это подвижная масса в виде тонкой прямоугольной пластины 3, подвешенная посредством консоли 6 с неподвижной центральной опорой 5. Для обеспечения зазора между маятником и неподвижными крышками маятник стравливается по плоскостям с обеих сторон на величину И. В свою очередь, зазор необходим для обеспечения газодинамического демпфирования и для реализации электростатического датчика момента в виде плоского конденсатора. Для успокоения колебаний маятника применено вязкостное демпфирование на основе заполнения ЧЭ сухим азотом.
На маятнике имеются сквозные прорези 4, позволяющие подогнать коэффициент демпфирования к оптимальному значению. С целью ограничения перемещений маятника с обеих сторон его имеются выступы, выполняющие роль арретиров. Неподвижные обкладки для маятника могут быть двух типов: из боросиликатного стекла и кремниевые.
Стеклянные обкладки имеют не-<
сколько положительных свойств, каких нет у кремниевых, например, имеется простая технология сварки их с кремниевым маятником, а также отсутствуют потери в случае применения емкостного преобразователя перемещений, поскольку стекло не является проводником. Однако главный недостаток стек-

1 3
Рис. 2.4. Кремниевая обкладка ЧЭ: / -алюминиевая площадка для спайки; 2 - -образная канавка; 3 - контактная площадка; 4 - площадь неподвижного электрода