|
|
|
|
بررسی ارتعاشات غیر خطی و خطای خطی سازی در میکرو حسگرهای فشار رزونانسی
|
|
|
|
|
|
|
|
نویسنده
|
رهائی فرد مسعود
|
|
منبع
|
مكانيك سازه ها و شاره ها - 1399 - دوره : 10 - شماره : 4 - صفحه:263 -274
|
|
چکیده
|
در پژوهش حاضر، یک مدل دینامیکی به منظور بررسی ارتعاشات غیر خطی میکرو حسگرهای فشار روزنانسی ارایه شده است. میکرو حسگر به صورت یک میکرو ورق دایره‌ای تحت تحریک الکترواستاتیک می‌باشد. اختلاف فشار در دو سمت ورق موجب جابجایی ورق در میدان الکتریکی و تغییر فرکانس طبیعی آن می‌گردد و این تغییر فرکانس طبیعی می‌تواند مبنای تخمین فشار اعمالی باشد. به منظور مدل‌سازی میکرو حسگر، با فرض تغییر شکل متقارن محوری معادله حاکم بر رفتار دینامیکی میکرو ورق در مختصات قطبی استخراج شده است. با استفاده از روش کاهش مرتبه، معادله حاکم به یک معادله دیفرانسیل معمولی غیر خطی کاهش داده شده و با به کارگیری روش لیندشتدپوانکاره، فرکانس طبیعی ارتعاشات غیر خطی میکرو ورق استخراج گردیده است. در بخش نتایج، اثر ولتاژ اعمالی و همچنین فشار محیط بر روی فرکانس طبیعی میکرو حسگر بررسی شده است. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که تخمین فشار بر اساس فرکانس خطی و صرفنظر از اثرات غیر خطی، می‌تواند منجر به خطای اندازه‌گیری قابل ملاحظه‌ای گردد و با افزایش دامنه ارتعاشات میکرو ورق، این خطا افزایش می‌یابد.
|
|
کلیدواژه
|
میکرو حسگر فشار رزونانسی، ارتعاشات غیر خطی، فرکانس طبیعی، خطای اندازه‌گیری
|
|
آدرس
|
دانشگاه اردکان, دانشکده فنی و مهندسی, گروه مهندسی مکانیک, ایران
|
|
پست الکترونیکی
|
rahaeifard@ardakan.ac.ir
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Investigation of the nonlinear vibration and linearization error in resonant pressure micro sensors
|
|
|
|
|
Authors
|
Rahaeifard M.
|
|
Abstract
|
In the present paper, a dynamic model is presented to investigate the nonlinear vibration of resonant pressure micro sensors. The device is considered as a circular micro plate under electrostatic actuation. Due to external pressure, the micro plate deflects and moves in the electric field. This motion changes the natural frequency of the micro plate and this frequency change is used to estimate the external pressure. To model the micro sensor, the equation governing the axisymmetric deflection of the micro plate is derived in polar coordinate system. This equation is reduced to a nonlinear ODE and solved utilizing LindstedtPoincaré method. The nonlinear natural frequency of the micro sensor is calculated and effects of applied voltage and pressure on this frequency are studied. Findings of this work reveal that estimating the external pressure based on the linear natural frequency may results in a considerable measurement error which increases as the amplitude of plate vibration increases.
|
|
Keywords
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|