Оцінювання температурної залежності механічного стану резонатора вібраційно-частотного сенсора

2018;
: c. 45 – 50
https://doi.org/10.23939/jeecs2018.01.045
Надіслано: Березень 12, 2018
Переглянуто: Березень 23, 2018
Прийнято: Квітень 03, 2018

R. Baitsar, R. Kvit. Temperature dependence estimation of the vibration and frequency sensor resonator mechanical state. Energy Eng. Control Syst., 2018, Vol. 4, No. 1, pp. 45 – 50. https://doi.org/10.23939/jeecs2018.01.045

1
Національний університет “Львівська політехніка”
2
Національний університет «Львівська політехніка»

Розглянуто комплекс технолого-метрологічних досліджень щодо розробки методів посадки і закріплення ниткоподібних монокристалів на різних матеріалах підкладок (пружних елементів). Показано шляхи уникнення неконтрольованих спотворень вихідної бездефектної структури монокристала, які можуть виникати у вузлах його кріплення і знижувати добротність коливань резонатора, яка є основною характеристикою якості тензоперетворювача. При цьому механічний стан монокристала повинен відповідати напруженню, при якому його нагрівання від електричного струму живлення не спричинило би помітного стиску монокристала. Досліджено температурну залежність деформації монокристалічного резонатора – чутливого елемента вібраційно-частотного сенсора в робочому температурному діапазоні. Проаналізовано чинники, що визначають температурно-залежну складову деформації резонансного тензоперетворювача з напівпровідникового монокристала. Вказано напрямки оптимізації характеристик вібраційно-частотних сенсорів шляхом цілеспрямованого контролю початкового рівня деформації монокристала, що досягається вибором відповідних конструкційних матеріалів, а також технологічними способами їх виготовлення.

  1. Kudryavtsev, V., Lysenko, A., Milokhin, N., Tishchenko, N. (1974). Presision frequency converters of automated control and management systems. Moscow: Energy. (in Russian)
  2. Kartsev, E., Korotkov, V. (1982). Unified string converters. Moscow: Mechanical engineering. (in Russian)
  3. Ashanin, V., Stepanov, A. (1985). The use of filamentous monocrystals in measuring technology. Measuring technique, 4, 57-59. (in Russian)
  4. Tymoshenko, N. (1989) Trends in the development of mechanical quantities foreign sensors. Instruments and control systems, 11, 44-46. (in Russian)
  5. Haueis, M., Dual, J., Cavalloni C., Gnielka M., Buser R. (2000). Packaged bulk micromachined resonant force sensor for high temperature applications. SPIE - Design, Test, Integration and Packaging of MEMS/MOEMS, Paris, May 2000, 4019, 379-388. https://doi.org/10.1117/12.382278
  6. Zhang, W., Turner, K.L. (2005). Application of parametric resonance amplification in a single-crystal silicon micro-oscillator based mass sensor. Sensors and Actuators, A, 122, 23-30. https://doi.org/10.1016/j.sna.2004.12.033
  7. Zhang, W.M., Hu, K.M., Peng, Z.K., Meng, G. (2015). Tunable micro- and nanomechanical resonators. Sensors, 15, 26478–26566. https://doi.org/10.3390/s151026478
  8. Liu, H., Zhang, C., Weng, Z., Guo, Y., Wang, Z. (2017). Resonance frequency readout circuit for a 900 MHz SAW device. Sensors, 17 (9), 2131. https://doi.org/10.3390/s17092131
  9. Bogdanova, N., Baitsar, R., Voronin, V., Krasnogenov, E. (1993). Semiconductor string pressure sensor. Sensors and actuators, A, 39 (2), 125–128. https://doi.org/10.1016/0924-4247(93)80208-X
  10. Baitsar, R. (1996). Current state and prospects of resonance sensors development. Proceedings of the International scientific and technical conference "Instrument construction –  96", Vinnytsa, 1996, 59. (in Ukrainian)
  11. Baitsar, R., Varshava, S. (2001). Semiconductor microsensors. Text book. Lviv, Ukraine: CSTEI. (in Ukrainian)
  12. Novikova, S. (1974). Thermal expansion of solid bodies. Moscow: Nauka. (in Russian)