Investigation of the Influence of Inertial Mass Suspension Structure of Glass Micromechanical Accelerometer on its Properties

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The paper deals with a promising MEMS accelerometer made of radiation-resistant glass using the technology of pulling from glass rods and tubes. An alternative structural scheme of a pendulum accelerometer with an inertial mass suspension formed from glass structures of two shapes - hexagonal and tubular - is developed. By using the finite-element modeling methods, a comparative analysis of mechanical characteristics of MEMS models with different inertial mass suspensions has been performed, namely, for both models stresses and deformations at accelerations in the range up to 50g have been calculated. The calculation of natural frequencies was also performed. The analysis of the obtained results demonstrated that both schemes have close values of these characteristics, but a detailed consideration of the stress distribution in the suspension structures allows us to conclude that the hexagonal structure is more resistant to failure. The possible sensitivity of the sensor for two variants of the inertial mass suspension is also evaluated. It is proved that in both cases at accelerations up to 50g the capacitive sensor has a sufficient range of capacitance variation for acceleration registration.

Sobre autores

M. Barulina

Precision Mechanics and Control Institute, Russian Academy of Sciences

Email: marina@barulina.ru
Código SPIN: 174006
Scopus Author ID: 51161080800
Researcher ID: B-2919-2016
24, Rabochaya St., Saratov, 410028

A. Golikov

Precision Mechanics and Control Institute, Russian Academy of Sciences

Email: golikov@iptmuran.ru
Código SPIN: 8708
Scopus Author ID: 57213826231
Researcher ID: AAF-5651-2021
24, Rabochaya St., Saratov, 410028

E. Pankratova

Precision Mechanics and Control Institute, Russian Academy of Sciences

Email: pankratova@iptmuran.ru
Código SPIN: 909223
Scopus Author ID: 57193550443
Researcher ID: ACY-2638-2022
24, Rabochaya St., Saratov, 410028

O. Markelova

Precision Mechanics and Control Institute, Russian Academy of Sciences

Email: markelova@iptmuran.ru
Código SPIN: 994464
Scopus Author ID: 57215606494
24, Rabochaya St., Saratov, 410028

Bibliografia

  1. Микромеханические приборы: учеб. пособие / В.Я. Распопов. Тул. Гос. университет. Тула, 2002. 392 с.
  2. Датчики, приборы и системы авиакосмического приборостроения в условиях тепловых воздействий / В.Э. Джашитов, В.М. Панкратов / под ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова, СПб: ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор". 2005. 402 с. ISBN: 5-900780-57-0 EDN: QNSEZN.
  3. Кочурина Е.С., Анчутин С.А., Калугин В.В. и др. Разработка чувствительного элемента микромеханического акселерометра // Известия вузов. Электроника. 2022. Т. 27. No 1. С. 59-67. 10.24151/1561-5405- 2022-27-1-59-67. doi: 10.24151/1561-5405-2022-27-1-59-67 EDN: JPSKAX.
  4. Костенко В.Д., Барулина М.А. К вопросу использования радиостойкого стекла для изготовления микромеханического акселерометра: в сб. Международный семинар "Навигация и управление движением" (NMC 2023) / под ред. В.Г. Пешехонова, академика РАН, и члена-корреспондента РАН О.А. Степанова, проф. / АО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", Санкт-Петербург, Россия, 2023. С. 21-24. EDN: GWBGBI.
  5. Костенко В.Д., Барулина М.А., Щербаков А.В. Перспективы использования стеклянных микромеханических акселерометров для космических спутников / RusNanoSat-2023: сб. тезисов докладов пятого российского симпозиума по наноспутникам с международным участием. Самара, 06-08 сентября 2023 г. Самара: Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С.П. Королева, 2023. С. 132-134. EDN: GNOZHJ.
  6. ГОСТ 23718-2014. Межгосударственный стандарт. Самолеты и вертолеты пассажирские и транспортные. Допустимые уровни вибрации в салонах и кабинах экипажа и методы измерения вибрации. Взамен ГОСТ 2371-93. Введ. 2015-01-01. М.: Стандартинформ 2019. С. 20.
  7. Безмозгий И.М., Софинский А.Н., Чернягин А.Г. Моделирование в задачах вибропрочности конструкций ракетно-космической техники // Космическая техника и технологии. 2014. No 3 (6). С. 71-80. EDN: TEMDRT.
  8. Paing S.T., Kalugin V.V., Kochurina E.S. Modeling and optimization of MEMS comb type capacitive acceleration sensor. Proc. Univ. Electronics. 2023. Vol. 28, No 4. P. 452-460. doi: 10.24151/1561-5405-2023-28-4-452-460 EDN: LWHTER.
  9. Топильский В.Б. Микроэлектронные измерительные преобразователи: учеб. пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 493 с. ISBN: 978-5-9963-0635-0 EDN: QMXKKX.
  10. Тажибаев К.Т. Определение остаточных и действующих напряжений поляризационно-акустическим методом / К.Т. Тажибаев, Д.К. Тажибаев, М.С. Акматалиева // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2018. No 4. С. 134-139. EDN: XNKDQD.
  11. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: 1963.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML


Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).