Математичні моделі та методи для автоматизованого проектування інтегральних акселерометрів
Електронний науковий архів Науково-технічної бібліотеки Національного університету "Львівська політехніка"
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Математичні моделі та методи для автоматизованого проектування інтегральних акселерометрів
Математические модели и методы для автоматизированного проектирования интегральных акселлерометров Mathematical models and methods for computer-aided design of integrated microaccelerometers |
|
| Creator |
Загарюк, Р.В.
|
|
| Subject |
ємнісний акселерометр
зустрічно-стрижнева конструкція мікроелектромеханічна система математична модель VHDL-AMS модель мережа Петрі емкостной акселерометр встречно-штыревая конструкция микроэлектромеханическая система математическая модель VHDL-AMS модель сеть Петри capacitive accelerometer, interdigital construction microelectromechanical system mathematical model VHDL-AMS model Petri nets |
|
| Description |
In the thesis research the problem of methods and models development of capacitive accelerometers for automated simulation and design is investigated. The paper developed a method of measuring acceleration that allows measurements of changes in the frequency of the resonant circuit with minimal changes of capacity and improving the accuracy of the calculations. Method of controlling signal from capacitive microaccellerometer was improved and is different from the existing one by presence of differential amplifier, which allows handling incoming voltage below the hundreds of microvolt. Mathematical model of inter-digital capacitive accelerometer for system level design has further development, that was based on the theory of Petri nets, which allows complex analysis of system dynamics. Model for shemotechnic level design is improved and takes into account the impact of rigidity and air dempfering which allows improving the accuracy of output results. Designed and implemented structured scheme, mathematical, informational, software and linguistic support for CAD of capacitive accelerometers manufactured using MEMS technology. New methods in comparison to the existing have better effectiveness and accuracy. By using these methods and models, effectiveness of capactive accelerometers computer-aided design could be increased while in the same time avoiding expensive and time-consuming processes of investigation and experiments. The theoretical and practical results of the thesis are used in the development of automated design capacitive accelerometer. Suggested methods and models in comparison to existing have higher efficiency and accuracy. Using developed methods and models it allows to improve the automated design of capacitive accelerometers and to avoid expensive and long-term physical experimental research and testing.В дисертационной работе решено научную задачу разработки методов и моделей емкостных акселерометров для автоматизированного моделирования и проектирования. Проведен анализ современного состояния математического обеспечения сущевствующих конструкций и систем для моделирования и проектирования емкостных акселерометров изготовленных с использованием МЭМС технологии для выявления основных особенностей их проектирования, что позволило определить недостатки существующих методов, моделей и программных средств моделирования. Впервые разработан метод измерения ускорения, при котором результирующая частотная характеристика интегрального акселерометра смещается по частотной оси, чем обеспечивается пропорциональное выделения значение ускорения относительно базовой опорной частоты, что позволило проводить измерения изменений частотных характеристик в резонансных контурах при минимальных изменениях емкости порядка от 1510до Ф в емкостных датчиках, повысить точность измерения ускорения и расширить эксплуатационные характеристики интегрального устройства, работать в условиях вибраций и при изменении ориентации положения в пространстве. Усовершенствован метод управления сигналом от емкостного микроакселерометра встречно-штыревой конструкции, который отличается от существующих тем, что сигналы от верхних и нижних фиксированных пластин конденсаторов микроакселерометра подаются непосредственно на вход разностного усилителя постоянного тока, что позволяет обрабатывать очень низкие входные напряжения: ниже сотен микровольт и измерять высокочастотные микровибрации и "битья". Усовершенствована модель для схемотехничого уровня проектирования емкостного микродатчика встречно-штыревой конструкции, которая отличается от существующих наличием параметров, учитывающих влияние жесткости балок и демпфирования воздуха, чем обеспечивается повышение точности выходных параметров на 7-10% и улучшения универсальности макромодели. Получила дальнейшее развитие модель емкостного акселерометра встречно-штыревой конструкции для системного уровня проектирования, основанная на теории сетей Петри, что дало возможность комплексно проанализировать динамику работы интегрального устройства. Разработана и реализована структурная схема, математическое, информационное, программное и лингвистическое обеспечение для САПР емкостных акселерометров 1810 22 изготовленных с использованием МЭМС технологий, позволяющая проводить моделирование работы емкостного акселерометра встречно-штыревой конструкции. Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы при разработке систем автоматизированного проектирования емкостных акселерометров. Предложенные методы и модели по сравнению с известными отличаются эффективностью и высокой точностью. Это позволяет, применяя разработанные методы и модели, повысить эффективность автоматизированного проектирования емкостных акселерометров и избегать при этом дорогостоящих и длительных физических экспериментальных исследований и испытаний.У дисертаційній роботі розв’язано наукову задачу розроблення методів та моделей ємнісних акселерометрів для автоматизованого моделювання та проектування. Вперше розроблено метод вимірювання прискорення, при якому результуюча частотна характеристика інтегрального акселерометра зміщується по частотній осі, чим забезпечується пропорційне виокремлення значення прискорення відносно базової опорної частоти, що дало змогу підвищити точність вимірювання прискорення. Вдосконалено метод керування сигналом від ємнісного мікроакселерометра зустрічно-стрижневої конструкції, який відрізняється від існуючих тим, що сигнали від верхніх та нижніх фіксованих пластин конденсаторів мікроакселерометра подаються безпосередньо на вхід різницевого підсилювача постійного струму, що дає змогу опрацьовувати вхідні напруги нижче сотень мікровольт і вимірювати високочастотні мікровібрації. Вдосконалено модель для схемотехнічого рівня проектування ємнісного мікродавача зустрічно-стрижневої конструкції, яка відрізняється від існуючих наявністю параметрів, що враховують вплив жорсткості балок та демпфування повітря, чим забезпечується підвищення точності вихідних параметрів на 7–10% та універсальності макромоделі. Отримала подальший розвиток модель ємнісного акселерометра зустрічно-стрижневої конструкції для системного рівня проектування, яка грунтується на теорії мереж Петрі, що дало змогу комплексно проаналізувати динаміку роботи інтегрального пристрою. Теоретичні та практичні результати дисертаційної роботи використано при розробці систем автоматизованого проектування ємнісних акселерометрів. Запропоновані методи та моделі порівняно з відомими відзначаються ефективністю та високою точністю. Це дозволяє, застосовуючи розроблені методи та моделі, підвищити ефективність автоматизованого проектування ємнісних акселерометрів і уникати, при цьому, дорогих та довготривалих фізичних експериментальних досліджень та випробувань. |
|
| Date |
2010-08-19T09:00:08Z
2010-08-19T09:00:08Z 2010 |
|
| Type |
Autoreferat
|
|
| Identifier |
Загарюк, Р. В. Математичні моделі та методи для автоматизованого проектування інтегральних акселерометрів : автореферат дисертації кандидата технічних наук : 05.13.12 / Р. В. Загарюк ; Національний університет "Львівська політехніка". - Л., 2010. - 20 с.
http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/6108 |
|
| Language |
ua
|
|
| Publisher |
Національний університет "Львівська політехніка"
|
|