Kulmanopeusanturielementin lämpötilariippuvuus ja kohina

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2004

Department

Sähkö- ja tietoliikennetekniikan osasto

Major/Subject

Mittaustekniikka

Mcode

S-108

Degree programme

Language

fi

Pages

80

Series

Abstract

Tässä. diplomityössä. tutkitaan kulmanopeusanturielementin lämpötilariippuvuuksia ja niiden vaikutusta anturin suorituskykyyn, kulmanopeusanturielementin ja esivahvistimen muodostaman kokonaisuuden kohinaa sekä anturielementin epälineaarisuuksia. Tuloksia verrataan autoteollisuuden asettamiin vaatimuksiin. Kulmanopeusanturi vaatii toimiakseen elementin lisäksi elektroniikkaa. Tässä työssä rajoitutaan tutkimaan erillisiä resonaattoreita, joista anturielementti muodostuu ja arvioimaan lopullisten vaatimusten täyttymistä näiden tulosten pohjalta. Kulmanopeusanturin lämpötilariippuvuudet on jaettu kahteen osaan: mekaanisiin ja sähköisiin ilmiöihin. Mekaaniset lämpötilariippuvuudet aiheutuvat piin mekaanisten ominaisuuksien muutoksista lämpötilan funktiona, anturirakenteen mekaanisesta taipumisesta ja anturin sisällä olevan paineen muutoksista. Tässä työssä tutkittavat sähköiset lämpötilariippuvuudet aiheutuvat anturin sisällä olevien elektrodien pintajännitteen muutoksista. Sähköisistä ilmiöistä tutkitaan lisäksi resonaattoreihin aiheutuvia sähköisiä häviöitä. Kulmanopeusanturielementin ja esivahvistimen muodostaman systeemin kohina asettaa maksimiarvon anturin suorituskyvylle. Mikromekaanisten anturirakenteiden kohinaa on tutkittu kirjallisuudessa laajasti. Tässä työssä on pyritty selvittämään merkittävimmät kohinalähteet tutkittavalle anturirakenteelle. Työn teoriaosassa käydään läpi anturin toiminnan perusfysiikkaa ja toimintaa kuvaavien parametrien analyyttinen tarkastelu kirjallisuudesta löytyvien tulosten pohjalta. Laskettuja tuloksia verrataan vastaaville rakenteille mitattuihin tuloksiin. Kokeellisessa osiossa anturielementin ominaisuuksia on mitattu lämpötila-alueella -30 'C ... + 85 ·C. Kohinaa ja epälineaarisuuksia on mitattu huoneenlämmössä. Työn tuloksena anturielementin ominaisuuksien lämpötilariippuvuusmekanismit on selvitetty ja riippuvuuksien suuruudet mitattu. Mittauksista saatujen tulosten perusteella anturielementistä voi rakentaa anturin, joka täyttää asetetut vaatimukset niin kohinan kuin lämpötilariippuvuuksien osalta.

Description

Supervisor

Tittonen, Ilkka

Thesis advisor

Blomqvist, Anssi

Keywords

angular rate sensor, kulmanopeusanturi, noise, kohina, temperature dependence, lämpötilariippuvuus, MEMS, MEMS

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120450262

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK