A tactical grade MEMS accelerometer
Taktik seviye MEMS ivmeölçer
- Tez No: 268246
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 299
Özet
Bu çalışmanın amacı da teknolojide ki en son gelişmelere paralel olarak, mikro işleme teknikleri ile geliştirilmiş, üç eksenli, taktik seviye bir ivmeölçer sistemi oluşturmaktır. Üretilecek bu 3 eksenli ivmeölçer sisteminin her ekseni, en fazla 200µg/?Hz gürültü yoğunluğu ve en düşük ±10g çalışma aralığına sahip olmalıdır. Bu performans değerlerine ulaşabilmek için, ivmeölçer performansını istenen seviye aralığında optimize edecek bir MATLAB algoritması geliştirilmiştir. Tasarlanan ivmeölçerlerin beklenen performans değerleri de COVENTORWARE sonlu eleman modelleme aracı ve MATLAB tarafından çıkarılmıştır. Tasarlanan yapılar daha sonra cam-üstü-silikon, çözülmüş pul işleme ve çözülmüş epitaksiyel pul işleme süreçleri ile üretilmiştir. Bu üretim sonuçları karşılaştırılmış ve en yüksek verimliliğin cam-üstü-silikon üretim süreci ile elde edildiği gözlemlenmiştir. Fakat bu süreç ile üretilen ivmeölçerler taktik seviye performans parametrelerini sağlayamamaktadır. En iyi performans değerleri ise çözülmüş pul işleme süreci ile elde edilmiştir, fakat yapısal katmaları içerisinde bulunan gerilim sebebiyle bu üretim sürecinin verimliliği çok düşük olmuştur. Bu üretimden çıkan ivmeölçerler kullanılarak üç eksenli bir ivmeölçer paketi hazırlanmış ve yapılan testler ile performansının taktik seviye isterleri karşıladığı gösterilmiştir. Bunların yanında üç eksenli aynı tabanda üretilebilen bir ivmeölçer üretim teknolojisi de önerilmiştir. Tek eksende üretilen ivmeölçerler ile elde edilen en iyi performans değerleri 153µg/?Hz gürültü yoğunluğu, 50µg sabit kayma kararsızlığı, 0.38% doğrusallıktan sapma oranı ve ±33.5g çalışma aralığıdır ki, literatürde yer alan benzerlerinden daha yüksek bir dinamik ölçüm aralığı değerine sahiptir. 3 eksenli ivmeölçer paketi ile elde edilen performans değerleri ise ~150µg sabit kayma kararsızlığı,
Özet (Çeviri)
The aim of this research is to develop such a state-of-the-art three axes micro-machined accelerometer system, whose performance is expected to reach tactical-grade level. Each accelerometer in this tactical grade accelerometer system should have a noise density below 200µg/?Hz, within ±10g operation range. Also the bias drift and non-linearity of the accelerometer should be in the acceptable levels. In order to achieve these performance values a MATLAB algorithm is developed to optimize the accelerometer performances in the desired levels. Expected performance parameters of the designed accelerometer structures are extracted from the simulations done by both Coventorware finite element modeling tool and MATLAB. Designed structures are then fabricated with silicon-on-glass, dissolved wafer and dissolved epitaxial wafer processes. These fabrication results are compared and it is observed that highest yield accelerometers are fabricated with the SOG process. But these accelerometers could not be able to satisfy tactical grade performance parameters. Best performances are obtained with DWP, but due to high internal stress, yield of the sensors were very low. Using the fabricated accelerometers in DEWP a three axial accelerometer package is prepared and tests results proved that this three axial accelerometer system was satisfying the tactical grade requirements. In addition to these a three axial monolithic accelerometer fabrication technique is proposed and sensors are designed which are suitable for this process. Best performances achieved with single axis accelerometers were 153µg/?Hz noise floor, 50µg bias drift, 0.38% non-linearity and a maximum operation range of 33.5g which has the higher dynamic range among its counterparts in the literature. Performance results achieved with the three axes accelerometer were ~150µg bias drift,
Benzer Tezler
- A low-drift silicon mems resonant accelerometer
Düşük sabit kayma hatası kaymasına sahip silisyum tabanlı rezonant ivmeölçer
HASAN DOĞAN GAVCAR
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Capacitive CMOS readouts for high performance MEMS accelerometers
MEMS ivmeölçerler için yüksek performans kapasitif okuma devreleri
UĞUR SÖNMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. HALUK KÜLAH
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- MEMS gyroscopes for tactical-grade intertial measurement applications
Taktik amaçlı ataletsel ölçüm uygulamaları için MEMS dönüölçerler
SAİD EMRE ALPER
Doktora
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- A wide-bandwidth high-sensitivity MEMS gyroscope
Geniş bant aralığına sahip yüksek hassasiyetli MEMS dönüölçer
KORHAN ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Control electronics for MEMS gyroscopes and its implementation in a CMOS technology
MEMS dönüölçerler için kontrol elektroniği ve CMOS teknolojisinde gerçekleştirilmesi
BURAK EMİNOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. TAYFUN AKIN