Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Phân tích động lực học cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử nhiều bậc tự do

Mục tiêu nghiên cứu là làm rõ cơ sở khoa học trong nguyên lý cấu tạo và hoạt động của các cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử kiểu dao động (MVG). Xây dựng mô hình MVG thỏa mãn một số yêu cầu đặt ra, từ đó xác định các đặc trưng động lực học của hệ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Phân tích động lực học cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử nhiều bậc tự do i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kếtquả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳmột công trình nào khác. Tác giả Vũ Văn Thể ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể giáo viênhướng dẫn khoa học PGS. TS Trần Quang Dũng, PGS. TS Chử Đức Trình đãtận tình dìu dắt, chỉ bảo trong quá trình học tập và thực hiện luận án này. Nghiên cứu sinh cũng xin gửi lời cảm ơn đến PGS. TS Vũ Công Hàm,TS. Bùi Thanh Tùng đã có những đóng góp quý báu giúp đỡ nghiên cứu sinhhoàn thành luận án. Xin cảm ơn các đồng nghiệp trong Bộ môn Cơ học máy, Khoa Cơ khí đãđồng hành cùng với nghiên cứu sinh trong suốt thời gian thực hiện luận án. Đặc biệt, nghiên cứu sinh muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thânđã tạo mọi điều kiện về thời gian, động viên về tinh thần giúp nghiên cứu sinhtoàn tâm toàn ý vào thực hiện luận án. Tác giả Vũ Văn Thể iii MỤC LỤCLỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. iLỜI CẢM ƠN ................................................................................................... iiMỤC LỤC ........................................................................................................ iiiDANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU ...................................... viDANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................... ixDANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................... xMỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1Chương 1 MEMS VÀ VI CẢM BIẾN VẬN TỐC GÓC ................................. 5 1.1. Tổng quan về MEMS .............................................................................. 5 1.1.1. Lịch sử phát triển và ứng dụng của MEMS ...................................... 5 1.1.2. Các hiệu ứng sử dụng trong MEMS.................................................. 7 1.1.3. Công nghệ chế tạo các thiết bị MEMS .............................................. 8 1.2. Cảm biến vận tốc góc và ứng dụng ....................................................... 10 1.2.1. Cảm biến vận tốc góc kiểu con quay cổ điển .................................. 10 1.2.2. Cảm biến vận tốc góc kiểu quang học ............................................ 12 1.2.3. Cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử ................................................. 13 1.3. Vi cảm biến vận tốc góc kiểu dao động ................................................ 15 1.3.1. Nguyên lý hoạt động ....................................................................... 15 1.3.2. Các thông số đánh giá chất lượng của MVG .................................. 16 1.3.3. Phân loại cảm biến vận tốc góc kiểu dao động ............................... 17 1.4. Các nghiên cứu về MVG ....................................................................... 18 1.4.1. Vi cảm biến vận tốc góc với dầm xoắn ........................................... 19 1.4.2. Vi cảm biến vận tốc góc kiểu vòng dao động ................................. 19 1.4.3. Vi cảm biến vận tốc góc nhiều trục ................................................. 20 1.4.4. Vi cảm biến vận tốc góc kiểu dao động thẳng nhiều bậc tự do ...... 21 Kết luận chương 1 ........................................................................................ 30 ivChương 2 CƠ SỞ VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC CỦA VI CẢM BIẾN VẬN TÔCGÓC................................................................................................................. 32 2.1. Nguyên lý chung về hoạt động của cảm biến vận tốc góc .................... 32 2.2. Hiệu ứng tĩnh điện ................................................................................. 33 2.2.1. Tụ điện phẳng .................................................................................. 33 2.2.2. Lực pháp tuyến ................................................................................ 35 2.2.3. Lực tiếp tuyến .................................................................................. 36 2.2.4. Hiệu ứng viền giữa các bản tụ ................................. ...