Доклады АН ВШ РФ

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК
ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Print ISSN: 1727-2769    Online ISSN: 2658-3747
English | Русский

Последний выпуск
№2(67) апрель-июнь 2025

Моделирование характеристик одноконденсаторного МЭМС-преобразователя с плоскопараллельными электродами

Выпуск № 4 (29) октябрь-декабрь 2015
Авторы:

Драгунов Валерий Павлович,
Васюков Василий Николаевич,
Доржиев Виталий Юрьевич
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1727-2769-2015-4-59-70
Аннотация
В данной статье развита математическая модель и проведено моделирование работы одно-конденсаторного электростатического микроэлектромеханического преобразователя энергии механических колебаний в электрическую. Анализировался преобразователь с последовательным включением компонентов. В качестве переменного конденсатора рассматривалась МЭМС с плоскопараллельными электродами и с изменением межэлектродного зазора вне плоскости устройства. При создании модели преобразователя задача о перемещении подвижного электрода была сведена к задаче о колебаниях балочки с заделанными концами и сосредоточенной массой. Получены выражения, позволяющие по экспериментальным данным рассчитать зависимости от времени изменения заряда на обкладках переменного конденсатора и смещения его подвижного электрода. Для проверки адекватности созданной модели и корректности сделанных допущений проведено сопоставление результатов моделирования с результатами эксперимента, в котором использовался микроэлектромеханический конденсатор, изготовленный с использованием технологий микроэлектроники из (100) Si. Представлены результаты исследования эффективности работы преобразователя на разных частотах и при воздействии случайной вибрации, имеющей характер шума, белого в полосе частот 0…100 Гц. Сопоставление показало, что результаты моделирования отражают основные особенности эксперимента как при детерминированных, так и при случайных колебаниях и могут быть использованы на этапе предварительного проектирования.
Ключевые слова: МЭМС, механические колебания, широкополосная случайная вибрация, преобразование энергии, периодограмма
Просмотров: 3262