Tóm tắt 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 đích nghiên cứu của luận án 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. Xây dựng mô hình MVG thỏa mãn một số yêu cầu đặt ra phù hợp với công nghệ chế tạo, từ đó xác định các đặc trưng động lực học của hệ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Phân tích động lực học cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử nhiều bậc tự do BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ VŨ VĂN THỂPHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC CẢM BIẾN VẬN TỐC GÓC VI CƠ ĐIỆN TỬ NHIỀU BẬC TỰ DO Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật Mã số: 9 52 01 01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2019 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS Trần Quang Dũng 2. PGS. TS Chử Đức Trình Phản biện 1: PGS. TS Phạm Hồng Phúc Phản biện 2: TS Bùi Thanh Tùng Phản biện 3: PGS. TS Trần Đức Tăng Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấpHọc viện theo quyết định số 1772/QĐ-HV, ngày 28 tháng 5 năm2019 của Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp tại Học việnKỹ thuật Quân sự vào hồi … giờ … ngày … tháng … năm 2019. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân sự - Thư viện Quốc gia 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Các hệ vi cơ điện tử (MEMS-MicroElectroMechanical Systems) cónhững ưu điểm nổi trội như gọn nhẹ, tinh tế, nhạy cảm, tốn ít năng lượng,dễ tích hợp, .v.v. đã và đang thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa họctrong và ngoài nước. Các thiết bị MEMS ngày càng được chú trọng ứngdụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật từ đời sống hàngngày (các thiết bị điện tử, điện thoại thông minh …) công nghiệp ô tô,hàng không vũ thụ cho đến công nghiệp quốc phòng. Trong đó, cảm biếnvận tốc góc vi cơ điện tử là loại cảm biến khá phức tạp. Việc thiết kế, chếtạo loại cảm biến này đã được triển khai và nhận được những kết quả nhấtđịnh. Tuy nhiên, thiết bị vẫn tồn tại một số nhược điểm về hoạt động vàchất lượng cần có những nghiên cứu sâu hơn để khắc phục. Vì vậy, đề tài “Phân tích động lực học cảm biến vận tốc góc vi cơ điệntử nhiều bậc tự do” mà luận án giải quyết với đối tượng chính là cảm biếnvận tốc góc vi cơ điện tử kiểu dao động (MVG) và kiểu âm thoa (TFG)có tính thời sự và cấp thiết cả về khoa học và thực tiễn. 2. Mục đích nghiên cứu của luận án - Làm rõ cơ sở khoa học trong nguyên lý cấu tạo và hoạt động của cáccảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử kiểu dao động. - Xây dựng mô hình MVG thỏa mãn một số yêu cầu đặt ra phù hợp vớicông nghệ chế tạo, từ đó xác định các đặc trưng động lực học của hệ. - Chứng minh khả năng tạo và duy trì dạng dao động ngược pha của môhình TFG, xác định mức độ bù lệch pha và bù lệch biên độ của mô hình này. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án Đối tượng nghiên cứu của luận án là các bộ cảm biến vận tốc góc vicơ điện tử. Trong phạm vi nghiên cứu, luận án chỉ đề cập đến phần cấutrúc cơ học của hệ cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử với các đặc điểm: - Các phần tử khối lượng có dao động thẳng và tuyến tính. 2 - Dẫn động theo hiệu ứng tĩnh điện, cảm ứng theo hiệu ứng điện dung. Phạm vi nghiên cứu: Dao động tự do và dao động cưỡng bức của cácmô hình hệ MVG với lực dẫn tĩnh điện. Giả thiết vật liệu trong giai đoạnđàn hồi tuyến tính. 4. Phương pháp nghiên cứu Kết hợp nghiên cứu lý thuyết với tính toán và mô phỏng số sử dụngphần mềm tính toán số (MATLAB) và mô phỏng (ANSYS Workbench). 5. Bố cục của luận án Luận án gồm phần mở đầu, 4 chương, kết luận, danh mục công trìnhcông bố, tài liệu tham khảo và phụ lục. Trong đó có 129 trang thuyết minh,8 bảng, 89 hình vẽ và đồ thị, 68 tài liệu tham khảo. Chương 1 MEMS VÀ VI CẢM BIẾN VẬN TỐC GÓC 1.1. Tổng quan về MEMS MEMS (viết tắt của Micro-Electro-Mechanical Systems) là một tổ hợpbao gồm các hệ thống cơ khí và hệ thống điện tử ở kích thước cỡ microkết hợp với nhau. MEMS đang là một trong những lĩnh vực khoa học liênngành phát triển nhanh nhất hiện nay trên thế giới. Với ưu thế về việc cóthể tạo ra những cấu trúc cơ học nhỏ bé, tinh tế, nhạy cảm và tiêu thụ ítnăng lượng, công nghệ MEMS cho phép tạo ra các bộ vi cảm biến (micro-sensors), các bộ vi kích hoạt/chấp hành (micro-actuators) được ứng dụngrộng rãi trong cuộc sống từ đời sống hàng ngày (các thiết bị điện tử, điệnthoại thông minh, …) công nghiệp ô tô (cảm biến gia tốc trong các túi khí,…), hàng không vũ thụ cho đến công nghiệp quốc phòng (các cảm biếngia tốc, vận tốc góc trong các hệ định vị GPS). Một số hiệu ứng được sử dụng trong MEMS như: tĩnh điện, điện từ,áp điện, áp điện trở, giãn nở nhiệt, … trong đó, hiệu ứng tĩnh điện đượcsử dụng phổ biến hơn do ưu điểm về khả năng điều khiển dễ dàng. Các thiết bị MEMS được chế tạo dựa trên một số công nghệ chế tạo 3như: ...