Mikrogép gyorsulásmérők sub-µg/√Hz zajszinttel: áttekintés

A kapacitív gyorsulásmérő szerkezetének vázlatos diagramjai és annak mechanikus, egyesített paraméter-modellje.

szövegű

Fogalmi ábrák egy MEMS gyorsulásmérőről GAS-szal. Balra: az egyensúlyi helyzetben lévő próbatömeget y merevségű y irányú rugóhoz és két rugóhoz kötjük, amely a GAS-t a merevség x irányában alkotja, és oldalirányú Fc előfeszítő erőt eredményez, mivel a kc merevségű rugók Lc hosszúságúra összenyomva. Jobbra: a korrekciós tömeg elmozdult állapotban, Δ y elmozdulással, forgás ation bevezetésével és Fk = −ky * Δ y visszaállító erő bevezetésével. Fc, y az Fc érzékenységi tengely mentén eső részeinek összege. Ftot részben lemondja az Fc, y [13, 16].

Boom és Kamp és munkatársai által kifejlesztett MEMS gyorsulásmérő SEM képei. a Nikhefnél és a Twentei Egyetemen [13, 16]: (a) teljes érzékelő chip, (b) érzékelő fésűs ujjak, (c) működtető elektródák, (d) előfeszítő mechanizmusok, (e) az egyik felfüggesztési rugó összenyomott állapotban állapot.

A MEMS-gyorsulásmérő és a kísérleti elrendezés sematikus diagramjai, amelyeket Middlemiss et al. a Glasgow-i Egyetemen [17]: (a) a MEMS-gyorsulásmérő sematikus rajza - a központi próbatestet három hajlításból függesztették fel: alul egy rugóellenes pár, felül pedig egy ívelt konzol; b) kísérleti beállítás. (A szerzők átrajzolják a 4a. Ábrát)

A MEMS gyorsulásmérő vázlatos rajza Tang és munkatársai által kifejlesztett új, kvázi nulla merevségű szuszpenzióval. a Huazhongi Természettudományi és Műszaki Egyetemen és annak rugóállandója [23]: (a) a MEMS mechanizmus vázlatos rajza; (b) különböző rugószerkezetek normalizált erő-elmozdulás görbéje.

A Suzuki és mtsai által kifejlesztett parilén alapú kapacitív gyorsulásmérő képei. a Tokiói Egyetemen és a Kaliforniai Műszaki Intézetben [25]: a) a gyorsulásmérő felülnézete; b) az áramkör és a gyorsulásmérő interfészének képe.

A Pike et al. Által kifejlesztett MEMS gyorsulásmérők első változatának fényképei. az Imperial College-ban: (a) első generációs MEMS-gyorsulásmérő [27], (b) legújabb verzió [32].

A WEM et al. Által kifejlesztett MEMS-gyorsulásmérő képei. a Huazhong Tudományos és Műszaki Egyetemen [39]: a) összeállított MEMS gyorsulásmérő; b) felső sapka; c) felfüggesztett ellenálló tömeg; d) alsó sapka; e) a MEMS gyorsulásmérő vázlatos rajza.

A Yamane és mtsai által kidolgozott MEMS gyorsulásmérő vázlatos diagramjai. a tokiói technológiai intézetben [42].

A Hewlett Packard MEMS gyorsulásmérő és annak érzékelési sémájának sematikus ábrái: a) a MEMS gyorsulásmérő sematikus keresztmetszete [46]; (b) A HP háromfázisú kapacitív érzékelő elektróda elrendezése.

A MEMS-gyorsulásmérő és zárt hurkú rendszerének sematikus diagramjai, amelyeket Aaltonen és mtsai fejlesztettek ki. a Helsinki Műszaki Egyetemen [9, 10]: (a) a MEMS gyorsulásmérő vázlata; b) a zárt hurkú vezérlőrendszer blokkvázlata.

A MEMS gyorsulásmérő és az ASIC kiolvasási képei, amelyeket Utz és mtsai fejlesztettek ki. a Fraunhofer Mikroelektronikus Áramkörök és Rendszerek Intézetében [55]: (a) a MEMS gyorsulásmérő SEM képe; b) a kiolvasott ASIC fényképe.

A MEMS-gyorsulásmérő és a zárt hurkú rendszer, valamint annak zárt hurkú vezérlőrendszerének sematikus diagramjai, amelyeket Kamada és Furubayashi et al. Hitachiban [56, 57]: (a) a MEMS-gyorsulásmérő tefor-totter szerkezete perforációval; b) a MEMS gyorsulásmérő zárt hurkú vezérlőrendszerének általános blokkvázlata.

Abdolvand és munkatársai által kidolgozott, magas AR kapacitív résértékű, kapacitív MEMS gyorsulásmérő vázlatos diagramjai. a Georgia Institute of Technology-ban [62]: a) a MEMS kapacitív gyorsulásmérő; (b) a legnagyobb résszögarány 40: 1 a ütés-ütközési réseknél.

Lu és munkatársai által kidolgozott, az egytengelyes, síkon kívüli optikai MEMS-gyorsulásmérő vázlatos rajza. a Zhejiang Egyetemen [77].

A Zou és Seshia által a Cambridge-i Egyetemen kifejlesztett rezonáns MEMS-gyorsulásmérő vázlatos diagramjai [101]: (a) a rezonáns MEMS-gyorsulásmérő, amely négy egyfokozatú erőerősítő mechanizmust tartalmaz; b) egyfokozatú erőerősítő mechanizmus.

A rezonáns MEMS-gyorsulásmérő és a zárt hurkú áramkör sematikus diagramjai, amelyeket Zhao és Seshia et al. a Cambridge-i Egyetemen [103]: (a) egyetlen DETF-et tartalmazó rezonáns MEMS-gyorsulásmérő; b) zárt hurkú áramkör.

A 2DoF WCR gyorsulásmérő és annak nyílt hurkú mérési beállításának sematikus diagramjai, amelyeket Zhang és mtsai fejlesztettek ki. az Északnyugati Műszaki Egyetemen [110]: (a) 2DoF WCR gyorsulásmérő; (b) nyílt hurkú frekvencia-válaszmérés beállítása.

Liu és Kenny által a Stanfordi Egyetemen kidolgozott MEMS alagút-gyorsulásmérő vázlatos rajza [118].

Deng és munkatársai által kidolgozott elektrokémiai gyorsulásmérő vázlatos diagramjai. a Kínai Tudományos Akadémián [122]: a) eszköz; (b) gyorsulási bemenet nélkül nem jön létre kimeneti feszültségjel, mivel a mindkét katódot körülvevő aktív ion koncentrációja egyenlő; (c) gyorsulás alatt feszültség kimenet keletkezik, amikor az egyik katód körüli ionkoncentráció nő, míg a másik elektródán csökken.

A MEMS elektrosztatikusan lebegtetett gyorsulásmérő elektródáinak és a felfüggesztés vezérlő hurokának sematikus diagramjai, amelyeket Han és mtsai fejlesztettek ki. a Tsinghua Egyetemen [125]: (a) az eszköz elektródjának felülnézete; b) digitális felfüggesztés vezérlő hurok.

A MEMS-gyorsulásmérő vázlatos diagramjai Garcia és mtsai. a Minhói Egyetemen és annak érzékenysége [132]: (a) MEMS-gyorsulásmérő, (b) mért érzékenység.

A mikromechanikus gyorsulásmérők összehasonlítása µg/√Hz alatti zajszinttel. A „+” a nagy próbatestre, a „#” az alacsony rugóállandóra, a „-“ az alacsony zajszintű interfész áramkörre és a „^” a magas Q-ra vonatkozik.