Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mikro ve Nanoteknoloji Anabilim Dalı

Design of a MEMS based hydraulic pressure sensor

MEMS tabanlı hidrolik basınç sensörü tasarımı

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 442035 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

This dissertation presents a novel technique for detection of hydraulic pressure by using a MEMS resonant sensor Proposed sensor utilizes a double ended tuning fork (DETF) resonator In the literature tuning forks are used for measurement of the deflection of a diaphragm However, in this study, a tuning fork is configured to lay in orthogonal direction with a diaphragm of which center point deflection is being measured Upon application of pressure, center deflection of the diaphragm induces an axial compressive load on the DETF resonator which induces decrease in natural frequency of the resonator Since the tip is vulnerable, a roller structure which is simply a guided beam is included in the design to protect tip from transverse components of measured displacement Additionally, the applied displacement is directed through the roller to a spring element which transmits nearly 1 % of tip displacement to DETF Although the addition of the spring adversely affects the sensitivity, the spring increases the overall compliance of the tip which increases the assembly yield Advantage of such design is that by modifying the geometry of the spring or the diaphragm, different pressure ranges for measurement can be attained The resonator's tine dimensions are optimized for maximum of sensitivity quality factor product The device can operate in atmospheric conditions, and hence the design makes use of overlapping comb fingers to avoid squeeze film damping A pressure port is designed to keep diaphragm and MEMS sensor together in contact The pressure port combines the deflection performance of aluminum for better sensitivity, and greater strength of steel for larger safety factor Aluminum and steel parts are fixed together with interference fit for demonstration of the sensor operation Surface micromachining of MEMS sensor is carried out at METU-MEMS cleanroom facility Process flow involves 3 photolithography steps and makes use of 1 silicon-on-insulator (SOI) wafer Pressure port is manufactured with conventional machining Operation principle and analytical model is validated with FEM simulations ...

Özetin tamamını okumak için tez.yok.gov.tr adresine gidin.

Summary:

Bu tez mikroelektromekanik sistem (MEMS) rezonatör kullanarak hidrolik basınç algılanması için özgün bir teknik sunmaktadır Önerilen algılayıcı, bir çift taraflı ayarlama çatalı rezonatöründen faydalanmaktadır Ayarlama çatalı, literatürde bir diyaframın esnemesini ölçmek için kullanılmıştır Ancak, bu çalışmada ayarlama çatalı, orta noktasındaki esneme miktarı ölçülecek olan diyafram ile dik şekilde konumlandırılmıştır Hidrolik basınç uygulandığında diyafram orta noktasında oluşan esneme, rezonatör üzerinde eksenel sıkıştırıcı yönde gerginlik üretmekte ve bu gerginlik doğal frekansın azalma yönünde kaymasına neden olmaktadır Ayarlama çatalının ucu kolayca zarar görebileceği için, tasarıma, ucu ölçülen yer değiştirmenin eksene dik bileşenlerinden korumak için, kayıcı mesnet yapısı eklenmiştir Ayrıca, kayıcı mesnet tarafından yönledirilen yer değiştime, uç yer değiştirmesinin yaklşık % 1' ini çift taraflı ayar çatalına aktaran bir yay yapısı üzerinden geçerek çift taraflı ayarlama çatalına ulaşmaktadır Yayın eklenmesi hassasiyeti olumsuz yönde etkilese de, yay, ucun esnekliğini artırarak montaj verimini artırmaktadır Bu tasarımın yararı, yay veya diyafram geometrisi üzerinde değişiklik yapılarak farklı basınç aralıkları için ölçüm gerçekleştirilebilmesine izin vermesidir Rezonatör çatalının ölçüleri, hassasiyet ve kalite etkeninin en büyük bileşkesini elde etmek üzere en iyilenmiştir Algılayıcı, atmosfer basıncı altında çalışabilmektedir ve bu yüzden tasarım, sıkışan film sönümlemesinin etkisinden kaçınmak için örtüşen tarak parmaklarından yararlanmaktır MEMS rezonatör ve diyaframı bağlantı halinde tutmak için bir basınç bağlantı yapısı tasarlanmıştır Bu basınç bağlntı yapısı, daha yüksek hassasiyet için alüminyumun daha üstün esneme kabiliyetini, daha yüksek güvenlik katsayısı için çeliğin çekme mukaveti üstünlüğü ile birleştirmektedir Alüminyum ve çelik parçalar algılayıcının çalışmasını göstermek için sıkı geçme ile geçirilerek sabitlenmiştir MEMS algılayıcı, silisyum mikroişleme ile ODTÜ-MEMS Merkezi' nin temizalanında üretilmiştir Süreç akımı, 3 tane fotolitografi adımından içermekte ve 1 adet SOI (yalıtkan üzerinde silisyum) pul kullanmaktadır Çalışma prensibi ve analitik model sonlu eleman analizi simulasyonları ile doğrulanmıştır Sensör çekirdeği üzerinde uç yer değiştirmesi testleri, tüm cihaz üzerinde de hidrolik basınç testleri gerçekleştirilmiştir ...

For full summary, please go to tez.yok.gov.tr.