انتظار می رود با افزایش بازار لوازم الکترونیکی مصرفی مانند تلفن های هوشمند ، تقاضا برای شتاب سنج افزایش یابد و برنامه های نظارت بر زیرساخت های اجتماعی در حال گسترش است. چنین شتاب سنج های کوچک و تولید انبوه معمولاً با استفاده از فناوری MEMS سیلیکون که فرایند ساخت به خوبی تثبیت شده است ، تولید می شوند.
در طراحی شتاب سنج ، بین کاهش اندازه و کاهش نویز ، معامله ای صورت می گیرد ، زیرا نویز مکانیکی تحت سلطه نویز براون نسبتاً معادل با جرم الکترود متحرک است که به عنوان جرم اثبات نامیده می شود. علاوه بر این ، شتاب سنج های خازنی از حساسیت به طور کلی متناسب با اندازه شتاب سنج برخوردار هستند ، بنابراین در بین کاهش اندازه و افزایش حساسیت نیز وجود دارد. از آنجا که شتاب سنج های با وضوح بالا نیاز به عملکرد نویز کم و حساسیت بالا دارند ، تشخیص شتاب سنج های MEMS مبتنی بر سیلیکون معمولی برای شناسایی شتاب ورودی سطح 1 میکروگرم دشوار بوده است.
شتاب سنج MEMS با سر و صدای کم و حساسیت بالا
این گروه تحقیقاتی متشکل از محققان شرکت فناوری اطلاعات پیشرفته توکیو Tech و NTT ، پیش از این روشی را برای کوچک کردن اندازه جرم اثبات شده شتاب سنج های MEMS به کمتر از یک دهم با استفاده از مواد طلایی پیشنهاد داده اند. در این کار ، به عنوان پسوند این دستاورد ، آنها از سازه های فلزی چند لایه در جرم های ضد انعطاف پذیر و اجزای فنر استفاده کرده و شتاب سنج MEMS با صدای کم و با حساسیت بالا را توسعه داده اند.
ترک کرد؛ عکس یک شتاب سنج MEMS چگونگی فشار شکن با حساسیت بالا را نشان می دهد. توده اثبات طلا روی قالب سیلیکون ساخته شد. شتاب سنج در بسته بندی سرامیکی و سیم باند پیاده سازی شده است. درست؛ تصاویر SEM نمای نزدیک از توده اثبات طلا و ساختار بهار را نشان می دهد. ساختار ضد جرم طلا با ضخامت 22 میکرون با موفقیت با به کارگیری لایه های M4 و M5 توسعه یافت. ساختار بهار مارپیچ از لایه های M3 و M4 ساخته شده است. چشمه ها و جلوی مارها در هر گوشه جرم اثبات قرار داده شدند. اعتبار: سنسورها و مواد ، Daisuke Yamane
همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ، آنها با افزایش جرم در هر منطقه با استفاده از چند لایه از طلا برای ساختار جرم اثبات ، نویز براون را که از نظر معکوس متناسب با جرم اثبات است ، کاهش دادند.
علاوه بر این ، آنها با کاهش صفحه جنگی جرم اثبات ، از کل سطح تراشه 4 میلی متر مربع استفاده کردند که به آنها این امکان را داد تا حساسیت خازنی شتاب سنج را افزایش دهند. شکل 2 یک عکس تراشه و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از شتاب سنج MEMS توسعه یافته را نشان می دهد.
شتاب سنج جدید دارای حساسیت> 100 برابر نسبت به فناوری قبلی و یک دهم صدای کمتر در همان اندازه است ، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. فرایند ساخت مستلزم فرآیندهای microfabrication نیمه هادی و آبکاری، و در نتیجه آن می تواند امکان برای اجرای MEMS ساختار توسعه یافته بر روی یک تراشه مدار مجتمع. بنابراین ، فناوری پیشنهادی برای افزایش وضوح شتاب سنجهای مینیاتوری برای مصارف عمومی مفید خواهد بود.
نمودار مقایسه ای از نویز براون (BN) در مقابل حساسیت خازن را نشان می دهد. به لطف چگالی بالای طلا ، BN بدست آمده در این کار بیش از یک ترتیب از قدر کمتر از دستگاه های معمولی است که با همان حساسیت مقایسه می شوند. علاوه بر این ، دستگاه ما با استفاده از میکروماشین سازی سطحی ساخته شده است که برای کوچک سازی مفید است. اعتبار: سنسورها و مواد
این شتاب سنج می تواند در فناوری پزشکی و بهداشت و درمان ، نظارت بر زیرساخت ها ، کنترل دقیق ربات های سبک وزن ، کنترل وسیله نقلیه موبایل ، سیستم های ناوبری در مکان هایی که GPS نمی توانند استفاده شوند ، انجام شود و اندازه گیری محیط فضایی که نیاز به سنجش شتاب فوق العاده کم دارد.
نظرات شما عزیزان:
