Разработка микроакселерометра на поверхностных акустических волнах

• Автор: Шевченко, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Список сокращений

Глава 1. Современное состояние и перспективы развития

микросистемной техники

1.1. Современные концепции построения микроэлектромеханических систем

1.2. Преимущества микромеханических датчиков

1.3. Области практического применения микромеханических чувствительных элементов

1.4. Особенности конструкций микрогироскопов и микроакселерометров

Выводы по главе

Глава 2. Концепция построения микроакселерометра

2.1. Выбор кинематической схемы чувствительного элемента

2.2. Анализ напряженно-деформированного состояния консоли чувствительного элемента

2.3. Конечно-элементная модель чувствительного
элемента. Оптимизация консоли чувствительного элемента
2.4. Анализ собственных частот и форм колебаний
чувствительного элемента
Выводы по главе 2...,
Глава 3. Преобразователи ускорений на ПАВ и их электрические схемы
3.1. Основы теории ПАВ
3.2. Фазовые преобразователи на ПАВ
3.3. Частотные дифференциальные преобразователи на ПАВ
3.4. Баланс амплитуд и фаз генератора с одновходовым ПАВ-резонатором
3.5. Эквивалентные схемы ПАВ-резонаторов и их
амплитудно-частотные характеристики
3.6. Анализ электрических схем автогенераторов
с ПАВ-резонаторами
3.7. Особенности выделения информативного сигнала
3.8. Анализ собственных температурных полей ММА
Выводы по главе
Глава 4. Экспериментальное исследование ММА на ПАВ
4.1. Выбор метода испытаний и градуировки ММА
4.2. Статические исследования ММА на поворотной платформе
4.3. Автоматизация градуировки ММА на платформе “Асибгошс”
4.4. Оптимизация конструкции ММА
4.5. Экспериментальные исследования распределения собственных
температурных полей ММА
4.5.1 Анализ точечного распределения температурных полей
4.5.2 Пространственное распределение температурных полей
4.6. Повышение температурной стабильности в режиме
отношения частот
4.7. Дифференциальные ПАВ-преобразователи без начального
разноса собственных частот резонаторов
4.8. Вопросы микроминитюаризации и корпусирования
Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Список сокращений
ИИМ - инерциальный измерительный модуль;
ИМ - инерционная масса;
ЛЗ - линия задержки;
ММГ - микромеханический гироскоп;
ММА - микромеханический акселерометр;
МОЭМС - микрооптоэлектромеханическая система; МЭМС - микроэлектромеханическая система;
04 - ось чувствительности;
ПАВ - поверхностная акустическая волна;
ЧЭ - чувствительный элемент;

3 к
га,
1 12 m
b(x)

aLXx

f 9 N
d2Xj

12p JXj2 (x)b(x)dx
Таким образом, все функции параметра р, входящие в уравнение частот (2.8), получены в явном виде. Это позволяет аналитически найти собственные частоты микроакселерометра. В частности, если подвес имеет переменную ши-

рину, изменяющуюся по линейному закону b(x) = b(ll) + 2а( —), где а = const,

Yll(0)=4f
з/г

Eh 0b(l) + 2a(l-—) 2Eh а

2а2 -2аЪ(Ц) + Ъ2(1х)п
1 +
2 а
712(0
з/т
Eh3 Qlb(h) + Mh-x) Eh3а2
■<гЛ0)=Щ
dx _ 6/j
2а -b(l) In 2 a
1 +

-In
1+-
m - ph jX2 (x)
dxЕк3 01Щ) + 2аЦ-х) ЕЬ а к
ХНх Ы1 1 + 2а 1Таким образом, показан алгоритм, позволяющий на основе изложенного выше метода, обеспечивающего быструю сходимость и высокую точность, аналитически находить собственные частоты колебаний ЧЭ.
Этот метод позволил аналитически находить значения собственных частот колебаний консольного элемента при хорошем совпадении с результатами конечно-элементного анализа. Так на рисунке 2.14 показаны формы собственных колебаний для ЧЭ с плоскопараллельной консолью.
Первая форма колебаний (рисунок 2.14а) характеризуется изгибными колебаниями консоли и поступательным движением инерционной массы. Первая из собственных частот равна 127.2 Гц. Относительно невысокое значение первой