Geri Dön

Design and characterization of a MEMS membrane for a fiber optic microphone

Fiber optik mikrofon için MEMS diyafram tasarımı ve karakterizasyonu

  1. Tez No: 550348
  2. Yazar: GÖKTUĞ CİHAN ÖZMEN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BARIŞ BAYRAM
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 92

Özet

Bir fiber optik MEMS mikrofonunun en kritik kısmı, algılama elemanıdır. Algılama elemanı, yani diyafram, mikrofonun istenilen hassasiyette istenen aralıkta çalışacağı şekilde tasarlanmalıdır. Bu tezde, sesli frekans aralığına yanıt veren bir fiber optik mikrofonda kullanılması amaçlanan bir MEMS diyafram tasarlanmış ve karakterize edilmiştir. Bu diyafram elektriksel olarak bükülebilir olmakla birlikte, simetrik olarak yerleştirilmiş hava deliklerine sahiptir. Tasarım, ticari olarak temin edilebilen multi-user multi project service (POLYMUMPS, MEMSCAP Inc., Fransa) aracılığıyla mikro-üretilmiştir. Diyaframın optik ve elektriksel karakteristikleri sırasıyla empedans analizörü ve lazer vibrometre ile gerçekleştirilmiştir. Tasarım optik interferometri bazlı mikrofonlarda kullanılacağından, diyaframın yüzeyi altın kaplıdır. Membranın geçici ve denge durumu tepkileri analiz edilmiştir ve diyaframın hem genel hem de bölgesel tepkisi elde edilmiştir. Diyaframın temel rezonansı 28 kHzdir. 100 mV tepeden tepeye gerilim ve 1V DC eğimleme gerilimi koşulları altında yapılan lazer vibrometre ölçümlerinden, en yüksek yer değiştirmenin 10 nm olduğu bulunmuştur. Uygulanan gerilim basınca dönüştürüldükten sonra diyaframın hassasiyeti 28 kHzde 40 nm/Pa olarak hesaplanmıştır. Tasarımın bölgesel analizi yapılarak simetri de doğrulanmıştır. Bu tez, optik mikrofonlar için MEMS membranının tasarımında yeni bir yaklaşım sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

The most critical part of a fiber optic MEMS microphone is the sensing element. The sensing element, membrane, is designed such that the microphone operates in the desired range with desired sensitivity. In this thesis, a MEMS membrane is designed and characterized which is aimed to be used in a fiber optic microphone with responsivity to the audible frequency range. This membrane is electrically deflectable and it has symmetrically located air holes. The design is microfabricated through the commercially available multi-user multi-project service (POLYMUMPS, MEMSCAP Inc., France). The optical and electrical characterizations of the membrane are performed by impedance analyzer and laser vibrometer, respectively. Since the design is to be used in an optical interferometry based microphones, the surface of the membrane is coated by gold. The transient and steady state analysis of the membrane is utilized and both the overall and the spatial response of the membrane is obtained. The fundamental resonance of the membrane is 28 kHz. From laser vibrometer measurements under 100 mV peak-to-peak voltage and 1V DC bias conditions, the peak displacement is found to be 10 nm. The applied voltage is converted to the pressure and the sensitivity of the membrane is calculated to be 40 nm/Pa at 28 kHz. By spatial analysis of the design, symmetry is also verified. This thesis offers a new approach to the design of MEMS membrane for optical microphones.

Benzer Tezler

  1. MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement

    Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi

    PARVIZ ZOLFAGHARI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU

  2. Design and fabrication of fiber optic integrated sensor microsystem for interventional medical devices

    Girişimsel tıbbi cihazlar için fiber optik tümleşik algılayıcı mikrosistem tasarımı ve üretimi

    OĞUZ KAAN ERDEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    BiyomühendislikBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARDA DENİZ YALÇINKAYA

  3. Optimization of piezo-fiber scanning architecture for low voltage, 3D and unwarped actuation

    Alçak gerilimli, 3B taramalı, eğriliği düzeltilmiş piezoelektrik fiber tarama mimarisi

    RAMIN KHAYATZADEH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Assist. Prof. Dr. ONUR FERHANOĞLU

  4. Design and characterization of a robust MEMS membrane under residual stress

    Kalıntı gerilimi altında dayanıklı MEMS diyaframların tasarımı ve karakterizasyonu

    MUSTAFA ANIL BOZYİĞİT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BARIŞ BAYRAM

  5. Process development for microfabrication of phase reversal CMUT devices for structural health monitoring and development of dynamic characterization processes for mems applications

    Yapısal sağlık izleme için fazı tersine çeviren CMUT cihazlarının mikroüretimi için süreç geliştirilmesi ve MEMS uygulamaları için dinamik karakterizasyon süreçlerinin geliştirilmesi

    MERVE MİNTAŞ KÜÇÜK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. ABDULLAH ATALAR

    DR. MEHMET YILMAZ