Employing air holes in an electrostatic force driven MEMS DC electric field sensor to improve performance
Notice bibliographique
Résumé
Manitoba Hydro International and The University of Manitoba have collaborated to develop a high voltage DC electric field sensor for monitoring high voltage power lines and power systems equipment in Manitoba. Different types of electric field sensors have been designed, fabricated and tested by electrical engineering graduate students in the Microsensors Research Lab. This thesis describes modifications made to a previous design, which utilizes electrostatic force to deflect a torsional force-driven oscillating membrane. The sensor utilizes a flexible PCB polyimide as a substrate, with a total device thickness of 34 μm. The intent of this thesis is to investigate the effects of air drag on the rotating membrane. By incorporating air holes in the sensing membrane the effects of air resistance are reduced. The sensor experiences less damping and an increased Q-factor, which results in less energy lost per cycle of oscillation and an increased maximum amplitude. Three sizes of sensors were designed and fabricated, and each size of sensor has three varieties. One variety has no air holes on the membrane, another has some air holes on the membrane, and the third variety has lots of air holes. The best performing sensor is the largest sensor with the most amount of air holes. This 5 mm × 5 mm sensing membrane was subjected to a 163 kV/m static electric field with a membrane AC bias of ±6 V operating at the resonance frequency of 72 Hz, and achieved an output voltage of 7.73 V. It has the best defined peak and lowest half-energy bandwidth of 7.5 Hz corresponding to a Q-factor of 10. The linear spring constant was measured to be 5.9 N/m. It is shown in this thesis through simulation and experiment, that the addition of air holes on an electrostatic force-based torsional PCB-MEMS electric field sensor will reduce air damping, increase the Q-factor, and allow for a larger maximum amplitude of oscillation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| 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 | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
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 ».