Design and Analysis of Micro-electromechanical Resonant Structures
Notice bibliographique
Résumé
Dynamics of a beam-based micro-electromechanical resonator is investigated theoretically and experimentally. The resonant structure comprises a micro-beam and two electrostatic comb-drives, one for exciting the vibration, and the other for detecting the response. Two identical resonators of this type can form a double-ended tuning fork.\n\nAn analytical linear model of these resonators is developed by assuming the beam to obey the thin beam theory subjected to an axial force. The comb-drives are initially treated as a point mass. The point mass is free to be placed anywhere along the beam span. The exact natural frequencies and mode shapes of vibration are obtained. Further, the mass is considered to have rotary inertia. The influence of the rotary inertia on the natural frequencies and mode shapes of vibration are investigated. Subsequently, the model of a beam with a guided mass is studied to determine the upper limit of the natural frequencies of the resonator. The advantage of this model over the previous ones is in providing detailed insight into the dynamics of the resonator, particularly when the comb-drives are placed at locations other than the mid-point of the beam. It has been shown that the mode shapes of vibration of these resonators are not orthogonal to each other under its classic definition. The orthogonality condition of the mode shapes of the beam-lumped mass system is introduced, and used for studying the forced vibration response.\n\nThe nonlinear vibration of the system due to stretching is considered for the case of free vibration and the primary resonance. The nonlinear model is used to investigate the effect of damping on the resonator response.\n\nThe interaction of the electrostatic governing equations and the mechanical model is studied. This model is employed for designing the experiment circuits for testing fabricated resonators. The fabrication processes used are explained, and the design parameters of each resonator are provided. The experimental results are reported, and used to find the axial force and stress of the resonant beams.\n\nThe model and results of this dissertation can be used in the design of beam-based micromachined resonators for different applications.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».