border=0

Sensoren en mikroaktuators basearre op MEMS-technology

| Folgjende artikel ==>

Yn feite hat it mear as 30 jier duorre foar it earste kommersjele MEMS-applikaasje te ferskinen. Ien fan 'e earste MEMS-technykten dy't ubiquitous waarden akselsometers (accelerometers), dy't op it stuit yn alle moderne auto's ynstalleare binne foar Kollisionskontrôle en de produksje fan airbags (SRS).

Analog Devices Corporation, dy't yn 1993 de earste saak fan sensorijen makke, ferkeapet no tsientallen miljoenen saneamde MEMS-akselometers oan autofiers yn 't jier. Airbag-akselometers wurde beskôge as ien fan 'e bêste foarbylden fan MEMS-sensoren, wêrtroch auto-fabrikanten mei in kombinaasje fan kosten- en prestaasjesjildings oanbiede.

De tiid is rjocht wannear't itselde sein wurde kin oer kontrole-kontrôle-kontrôle-apparaten dy't op it stuit yntegrale modellen yngeand binne yn antwurd op feiligensrjocht.

Der is in oare gebiet dêr't MEMS bydrage kin oan de ynlieding fan elektroanika yn in auto - dit is beskerming tsjin side-effekten yn in ûngelok. Eksperts leauwe dat dit in grutte bydrage leverje kin foar it ferkeapjen fan MEMS as mear stringende standerts wurde fêststeld om te beskermjen tsjin siden ynfloed yn in ûngelok. Sokke maatregels sille tûzenen libben in jier besparje.

Yn harde driuwende driven kinne rotearende akselometers brûkt wurde om rotaasjebewegingen te bepalen dy't de posysje fan 'e holle ynfiere en kinne liede ta fuotlies. Kompensaasje fan rotaasjebewegingen wurdt normaal brûkt yn djoere modellen fan plannen, om't op 'e kosten fan in bytsje mear tiid foar it lêzen en skriuwen it folle minder is om de posysje fan' e kop nei ynfloed te werstellen.

It Nasjonaal Nasjonaal Ynstitút foar Standards and Technology kundige de oprjochting fan in miniature magnetyske sensor dy't de feroaringen yn it magnetyske fjild fan 'e oarder fan 50 pT sjen kin (dit is miljoenen keardere swakke as it magnetyske fjild fan' e ierde). In apparaat de grutte fan in reizenfloed is ûngefear 100 kear lytser as moderne sensoren mei likense sensibiliteit. In nije magnetyske sensor kin makke wurde mei besteande mikroelektronika-technology en MEMS. De nije magnetometer is yn steat om ferburgen wapens te ûntdekken op in ôfstân fan 12 m of in stielpyk mei 150 mm yn diameter ûndergrûn yn in djipte fan 35 m.

De sensor wurket oan it begjinsel fan it ûntdekken fan lytse feroaringen yn it enerzjynivo fan elektronen op in magnetysk fjild. De miniature rubidiumzelle wurdt beheine yn in dûbele transparant sel foar roazidium. De beam fan in semi-fêste laser wurdt troch in atoomdoarp trochjûn. Yn 'e oanwêzich fan in magnetysk fjild wurdt in bepaalde laserstreaming opsetten troch atomen, en dit wurdt troch de fotokellet fûn. Grutte magnetyske fjilden soargje foar proportional grutte feroaringen yn 'e nivo fan atomêre enerzjy en feroaring fan de oplossing fan it atoom.

It is pland om in "swarte kiste" te meitsjen wêrby't nano-sensoren mei in massa fan ferskate gram brûkt wurde. Soksoarte apparaten sille dienen om data te sammeljen oer it yngean fan romtoaden yn 'e sfear fan' e ierde fan 'e romte. Nei it passe troch in gefaarlik hege snelheid en yn 'e tichte lagen fan' e sfear, sil de swarte kast 'thús' neame en dat gegevens trochgean mei in satellyt foar lannen op 'e grûn of wetteroerflak. Foar fergeliking: de "swarte fekansje" fan fergelykjende brûkte yndustryske aviation (REBR) liket sawat 1 kg. NASA hat REBR-pilotstests opnij opnij de Delta II-net-weromkommende misiel. As de testen suksesfol binne, wurdt it plan om gebrûk fan nanotechnology op ekspedysjes nei de moanne en Mars. Nano-sensoren kinne ferpakke wurde yn lytse spoaren dy't brûkt wurde op it kampearjen fan eksperiminteautomaat (CEV) dy't ûntwikkele wurde om de shuttle te ferfangen.

Nanotechnology kin tsjinst dwaan om kontrolefunksjes oan te bieden. De problemen kinne brûkt wurde as ferkenningsapparaten dy't lizzende plakken selektearje foar in spacecraft, of om in skip yn ûnbekend territoarium te navigearjen. Radio-sinjalen fan Nano-probes sille de bemanning witte wêr't it leit.

Nanotechnology kin ek in rol spylje yn 'e flechtgebieten dy't gebrûk fan aeroskop binne, of as it yn in ûnbekende sfear ynkomt. Yn 'e aero capture technique wurdt de planetêre sfear brûkt om de snelheid fan in skip te feroarjen. De spacecraft makket in djippe "sprong" yn 'e sfear om in orbit te fêstjen sûnder it brûken fan brânstof. Dizze metoade sil de typyske massa fan in interplanetêre spacecraft troch de helte ferleegje, wêrtroch jo minder djoerige wiken brûke kinne. De ferkenningssoan kin de romte fytsen fan 'e romtefaze en jouwe gegevens oer de druk en de tichtens fan' e sfear, it definiearjen fan in flechtkorridor mei in stabile posysje fan 'e romtefarder en in fermindering fan' e risiko 's risiko by it útfieren fan de loftfisualiteit.

De wichtichste komponist fan 'e measte MEMS is de mikroaktuator (ôfbylding 10.1). Typysk ferwiist it apparaat enerzjy yn kontrolearre beweging. De grutte fan mikroaktuators kin in soad ferskille. It oanbod fan tapassing fan dizze apparaten is heul breed en tagelyk hieltyd groeit. Dêrtroch wurde mikroaktuators brûkt yn robotika, yn kontrôleapparaten, op it romtefjild, yn biomedicine, dosimetry, yn mjittings, yn ferneamde technology, yn 'e automobilindustry en yn' e húshâlding.

Bygelyks wurde mikroaktuators nedich om resonante sensories te kontrolearjen (se meitsje in resonantfrekwinsje oan har te ferwiderjen en te fertsjinjen), te stjoeren fan ynstruminten yn mikroschirurgie. It kin ek ferskate mikromotoren wêze, dy't brûkt wurde om mikrodelieds, mikrofoans en mikroklips te kontrolearjen. In mikroaktuator kin sels in mikroelektrod-apparaat wêze foar it stimulearjen fan muscle tissue yn neurologyske prosthesjes.

Figure 10.1 - Microactuator yn MEMS (ôfbylding fergrutte 5000 kear)

Alle aktivearjende metoaden (beweging, deformaasje, oandriuwing) kinne yn soksoarte apparaten as folgjend gearfette wurde:

· Electrostatic,

Magnetysk

Piezoelektrike,

· Hydraulyk,

· Heat.

By it beoardieljen fan it gebrûk fan in metoade wurde de wetten fan 'e proportionale reduksje fan grutte foarkomt. De meast be>piezoelektrisch en hydraulyk beskôge, hoewol de oaren binne fan grut be>

Magnetyske mikroaktuators hawwe meast in relatyf grutte elektryske stream, ek op in mikroskopysk nivo. By it brûken fan electrostatyske aktivearjenmetoaden is it resultaat fan it útfalsignale troch relatyf ienheid fan dimensje better as mei magnetyske metoaden. Mei oare wurden, op deselde grutte, produkt it elektrostatike apparaat in wat bettere útfieringssignaal. Thermyske mikroaktuators brûke ek relatyf in protte elektryske enerzjy; har haadûnte is dat de heule generaasje te ûntbûn is.

Sokke kritearia lykas lineariteit, rjochting, rjochting, werhelling, resolúsje, hysteresje, threshold-wearde, spiel, lûd, skift, tragtekapaziteit, amplitude, sensibiliteit, snelheid, transiente antwurden, skalberens, enerzjyfeiligens wurde brûkt om evaluaasjes fan microaktuators te evaluearjen.

Ien fan 'e meast be>optyske skeakels foar fyber optyske tillekommunikaasjemooglikheden .

Se binne basearre op 'e proprietêre technology fan Sandia neamd SUMMiT V (fan Sandia Ultraplanar Multilevel MEMS Technology). Dit is in mikromachineproses fan it ferwurkjen fan it oerflak fan in kristal troch sputtering en eten, omfettet fiif ûnôfhinklike lagen fan polykrystalline silisium - fjouwer "mechanike" lagen foar it bouwen fan meganismen en ien elektryske foar it oanbieden fan ferbiningen fan it hiele systeem. De technology jout de dimensjes fan meganyske eleminten oant 1 mikrometer te bringen.

As ien fan 'e elektroanyske giganten - Intel Corporation, waard it beslút oer it ûntwikkeljen fan MEMS-technykten makke troch it werom yn 1999. Yn' e maitiid fan 'e Intel Forum for Developers yn 2002 waard net allinich ynteressearre yn micro-electromechanical apparatuer, mar ek ferklearre it strategysk be>

By de Intel-plant waard mikroelektromechanyske technology yntrodusearre dy't lytsere meganyske apparaten - sifers, ferdjippings, gears, spegels en actuators - yn binnen of op it oerflak fan semi-fêste krystalen foarmje kinne .

Sokke mikroskopyske meganyske komponinten wurde brûkt yn apparatuer dy't karakterisearre binne troch lege enerzjyferbettering en ultra-kompakt ûntwerpseigenskippen en útfiere komputearjende en kommunikaasfunksjes . Undersyk giet yn 'e rin fan' e mooglike tapassingen fan dizze technyske technynten yn antennen, skermen, oanpaste filters, kondensers, induktors en mikro-skeakels.

Yn 2004 begûn Intel radio-frekwide front-end-modules dy't gebrûk makke wurde troch MEMS-technology om yntellekt yn mobile tillefoans. Ungefear 40 passive eleminten binne yntegreare yn dizze module, dy't oant twa tredde fan 'e romte yn in mobyltelefon rint. It tal en gearstalling fan modules binne ôfhinklik fan de behoeften fan klanten dy't stimulearre binne om soksoarte MEMS-modules te brûken foar de miniaturisaasje fan passive filters, resistive en kapsitive circuits.

Yn 'e takomst is it plan om yndone middels yntegrearjen yn heech-frekream-transmitte- en ûntfanger-skeakels en oerflak akoestyske filters SAW (Surface Acoustic Wave) filters . Hoewol de besteande diskusjele SAW-filters earder inoar yn fergeliking mei yntegreare circumsjilden is, lykwols de filtraasje-kwaliteitsyndikator sa'n twa oarders fan grutter heger. Dêrnjonken kin as de grutte fan 'e SAW filters yn sintimeter mjitten wurde, dan kinne ferskate tsien tûzenen MEMS resonators per square square centimeter pleatst wurde.

Se merkje it grutte potensje fan 'e hegepassfiltermerk. Sokke filters wurde brûkt yn tillefoans om de winske HF-kanaal en RF-apparaten fan takomstige generaasjes te selektearjen, wêrby't MEMS in oplossing biedt mei in kwaliteitsfaktor Q boppe 10.000 , wat signifikant better is as de taryf fan konvintiale keramyske filters. MEMS-RF-filters kinne brûkt wurde yn lûds-lûdsoarpers, yn programmbere radio-apparaten, en ek yn radarstasjons mei fasearre antenne-arrays op satelliten.

It probleem is dat MEMS-apparaten djoer binne en har ynfolling yn 'e yndustryterke is noch altyd heul.

| Folgjende artikel ==>





Sjoch ek:

Applikaasjes fan superconductors yn mjittingtechnology

Quantum-oszillator basearre op elektromechanikaal resonator

It gebrûk fan corpuscular particle properties yn apparatuer foar it krijen fan primêre mjittingen

Quantum-meganyske ferklearring fan it ferskynsel fan superkonduktiviteit

Applikaasje fan probe-mikroskoopmethoden foar analytyske mjittingen

Concepts of exciton, polariton, plasmon

Teoretyske fûneminten fan de bou en operaasje fan keunstmjittige neuron-like apparaten

Graphene

Moden fan operaasje fan scannen fan probe-mikroskoop

Algemiene eigenskippen fan 'e organisaasje en funksjonearjen fan sensoryske systemen fan libbene objekten

Fysiko-gemyske basis foar de bou fan biosensors basearre op cantilevers

Sensoren mei help fan gemyske en biologyske prosessen op it oerflak fan 'e kanal

NGR metoade - spektroskopy

Methods foar it ûndersyk fan nanomaterialen en nanostruktueren

Werom nei ynhâldsopjefte: Moderne fûnemintele en tapastlike ûndersyk yn ynstruminten

2019 @ bibinar.info