- Артикул:00806520
- Автор: Распопов В.Я.
- ISBN: 5-217-03360-6
- Обложка: Твердый переплет
- Издательство: Машиностроение (все книги издательства)
- Город: Москва
- Страниц: 400
- Год: 2007
Развернуть ▼
Изложены терминология, классификация, конструкции и принципы работы микромеханических осевых и маятниковых акселерометров, датчиков давления и гироскопов LL-, LR- и RR-типов. Даны описание и расчет прямых (датчиков перемещений и деформаций) и обратных (датчиков сил и моментов) преобразователей в микромеханическом исполнении, схемы электронной обработки сигналов.
Приведены примеры электронного устранения ошибок микрогироскопов, в частности квадратурной; описана электронная частотная настройка режимов работы микрогироскопов. Рассмотрены конструктивные схемы и расчет упругих подвесов и мембран, динамика чувствительных элементов, включающая уравнения движения, передаточные функции, частотные характеристики и функциональные зависимости перемещений чувствительных элементов от измеряемой величины.
Даны расчет газового и конструкционного демпфирования, теория и расчет измерительных цепей приборов прямого и компенсационного преобразований, а также основные погрешности измерений, примеры вычислений.
Для студентов ВУЗов, обучающихся по специальности «Приборостроение» направления подготовки «Приборостроение», а также может быть полезно аспирантам и инженерно-техническим работникам.
Содержание
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
ПРЕДИСЛОВИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. КОНСТРУКЦИИ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
1.1. Акселерометры
1.1.1. Основные определения
1.1.2. Осевые микроакселерометры
1.1.3. Маятниковые микроакселерометры
1.2. Датчики давления
1.2.1. Основные определения
1.2.2. Чувствительные элементы микродачиков давления
1.2.3. Базовые конструкции микродатчиков давления
1.3. Гироскопы
1.3.1. Основные определения
1.3.2. Микрогироскопы LL-типа
А. Одномассовые микрогироскопы
Б. Двухмассовые микрогироскопы
1.3.3. Микрогироскопы LR- типа
1.3.4. Микрогироскопы RR- типа
А. Гироскопический момент и ЧЭ микрогироскопов
Б. Конструкция микрогироскопов
1.3.5. Камертонные и волновые микрогироскопы
Темы для самоконтроля
Глава 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
2.1. Материалы
2.1.1. Кристаллы. Символы граней и направлений
2.1.2. Кремний
2.1.3. Арсенид галлия
2.1.4. Кремниевые компаунды
2.1.5. Металлы
2.2. Выращивание и депонирование тонких пленок
2.2.1. Эпитаксия
2.2.2. Диффузия
2.2.3. Ионная имплантация
2.3. Литография
2.3.1. Фотолитография
2.3.2. Электронно-лучевая литография
2.3.3. Рентгеновская литография
2.4. Травление
2.4.1. Изотропное травление
2.4.2. Анизотропное травление
2.4.3. Другие виды травления
2.4.4. Контроль размерных параметров при травлении
2.5. Изготовление микроструктур
2.5.1. Базовые технологии формообразования
2.5.2. Микроэлектронные элементы
2.6. Сборка микромеханического прибора
2.7. Испытания механических свойств материалов микромеханических структур
Темы для самоконтроля
Глава 3. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
3.1. Упругие подвесы и мембраны
3.1.1. Упругие подвесы микроакселерометров
A. Жесткость подвесов
Б. Главные формы и частоты малых колебаний ЧЭ
B. Влияние массы упругих элементов на частоту собственных колебаний
3.1.2. Упругие подвесы микрогироскопов
A. Микрогироскопы LL-типа
Б. Микрогироскопы RR-типа
B. Влияние растягивающих сил на жесткость упругих элементов
3.1.3. Мембраны микродатчиков давления
А. Мембрана одинаковой толщины
Б. Мембрана с жестким центром
3.2. Прямые преобразователи
3.2.1. Емкостные преобразователи перемещений
3.2.2. Преобразователь перемещений на МДП-транзисторе
3.2.3. Тензорезисторные преобразователи деформаций
3.2.4. Преобразователи деформаций на поверхностно-акустических волнах и на струне
3.3. Обратные преобразователи (актюаторы)
3.3.1. Электростатические преобразователи
3.3.2. Магнитоэлектрические преобразователи
3.3.3. Электромагнитные преобразователи
3.4. Электронные средства обработки сигналов микромеханических приборов
3.4.1. Микроакселерометры и микродатчики давления
A. Схемы с аналоговым выходом
Б. Схемы с частотным выходом
B. Схемы с ШИМ на выходе
3.4.2. Микрогироскопы
A. Задачи, решаемые электронными средствами, и методы их реализации
Б. Режим движения
B. Режим чувствительности
Г. Обработка сигналов
Темы для самоконтроля
Глава 4. ДИНАМИКА ЧЭ МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
4.1. Уравнения движения ЧЭ микроакселерометров
4.1.1. Осевой микроакселерометр
4.1.2. Маятниковый микроакселерометр
4.2. Передаточные функции ЧЭ микроакселерометров
4.2.1. Осевой микроакселерометр
4.2.2. Маятниковый микроакселерометр
4.3. Уравнения движения и передаточная функция ЧЭ микродатчика давления
4.4. Газовое демпфирование ЧЭ микроакселерометров и микродатчиков давления
4.5. Уравнения движения микрогироскопов
4.5.1. Микрогироскопы LL- и LR-типа
А. Обобщенные уравнения
Б. Частные уравнения
4.5.2. Микрогироскопы RR-типа
А. Обобщенные уравнения
Б. Частные уравнения
4.6. Электростатические силы и частотная настройка режимов колебаний микрогироскопов
4.7. Демпфирование ЧЭ микрогироскопов
4.7.1. Газовое демпфирование
4.7.2. Конструкционное демпфирование
4.8. Динамика гармонических осцилляторов
4.8.1. Линейные осцилляторы
4.8.2. Влияние нелинейной упругости подвеса
4.9. Динамика ЧЭ маятниковых микроакселерометров
4.9.1. Микроакселерометр на вибрирующем основании
4.9.2. Микроакселерометр на поступательно перемещающемся основании
4.9.3. Первая и вторая формы колебаний маятникового ЧЭ на вибрирующем основании
4.10. Динамика ЧЭ микродатчика давлений
4.11. Динамика ЧЭ микрогироскопа
Темы для самоконтроля
Глава 5. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МИКРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ
5.1. Микроакселерометры прямого преобразования
5.1.1. Осевой микроакселерометр
5.1.2. Маятниковый микроакселерометр
5.2. Микроакселерометры компенсационного преобразования
5.2.1. Микроакселерометр с электростатической обратной связью
5.2.2. Микроакселерометр с магнитоэлектрической обратной связью
5.3. Коррекция частотных характеристик
5.4. Ошибки измерения микроакселерометрами
5.5. Микродатчик давления прямого преобразования
5.6. Микродатчики давления компенсационного преобразования
5.6.1. Микродатчик давления с электростатической обратной связью
5.6.2. Микродатчик давления с магнитоэлектрической обратной связью
5.7. Формирование выходных сигналов микрогироскопов
5.7.1. Прямое преобразование
А. Микрогироскопы LR- и LL-типов
Б. Микрогироскопы RR-типа
5.7.2. Компенсационное преобразование
5.8. Зависимость измерительных свойств МГ от конструктивных параметров и внешних возмущений
5.8.1. Масштабный коэффициент и частотная настройка
5.8.2. Зависимость частот, расстройки частот и масштабных коэффициентов от изменения геометрических размеров ротора и упругих элементов подвеса
5.8.3. Влияние линейной и угловой вибрации основания
5.8.4. Влияние ориентации упругих элементов подвеса на пластине монокристаллического кремния
5.9. Шум в микромеханических приборах
5.9.1. Происхождение теплового шума
5.9.2. Происхождение механического шума
5.9.3. Механический шум микроакселерометров и микродатчиков давления
5.9.4. Механический шум микрогироскопов
Темы для самоконтроля
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Рекомендуем
