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分子力对机电耦合薄膜压力敏感元件振动的影响
  • ISSN号:1007-791X
  • 期刊名称:《燕山大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH113.8[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]燕山大学环境与化学工程学院,河北秦皇岛066004, [2]燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004, [3]燕山大学信息科学与工程学院,河北秦皇岛066004
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51275441); 河北省科学技术研究与发展计划资助项目(13961701D); 河北省教育厅科学研究计划(Z2012031)
中文摘要:

本文将薄膜式微谐振压力传感器谐振子简化为对边简支对边自由机电耦合微薄膜谐振系统,给出了考虑分子力作用时微薄膜压力敏感元件机电耦合系统动力学方程,推导其振型方程及频率方程,研究了分子力对系统固有频率及自由振动的影响规律.结果表明:分子力对于机电耦合微薄膜的自由振动固有频率具有重要的影响.随着系统初始间隙的减小、工作电压的增大、微薄膜厚度的减小以及薄膜长度的增大,分子力对系统固有频率的影响更加显著.在低阶模态下,分子力对固有频率的影响变大,应该予以考虑.当初始间隙减小到0.1μm时,Casimir力对固有频率的影响比van der Waals力明显,必须考虑Casimir力的影响.论文有助于薄膜式微谐振压力传感器谐振子的动力学理论分析,研究结果对于MEMS压力传感器进一步小型化具有指导意义.

英文摘要:

The dynamical equations of electromechanieal coupling thin film are deduced by considering molecular forces.The vibra- tion and frequency equations of thin film with two opposite edges simply supported and other two free are derived.Using the equa- tions, the influences of the molecular forces on natural frequency and free vibration are investigated. Results show: the molecular forces have obvious influences on the natural frequency.As the initial clearance drops, voltage grows, the thickness decreases, and the length increases, the influences becomes larger.As the order number of the modes decreases, the effects on the natural frequency are more significant.At clearance to = 0. 1 μm, the Casimir forces have more obvious effects on the natural frequency than van der Waals forces, and the Casimir forces must be considered.The results are helpful to the study of dynamic characteristics of thin film resonant pressure sensor and can be applied to MEMS dynamic design.

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期刊信息
  • 《燕山大学学报》
  • 北大核心期刊(2014版)
  • 主管单位:河北省教育厅
  • 主办单位:燕山大学
  • 主编:张福成
  • 地址:河北省秦皇岛市燕山大学期刊社
  • 邮编:066004
  • 邮箱:xuebao@ysu.edu.cn
  • 电话:0335-8057043
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-791X
  • 国内统一刊号:ISSN:13-1219/N
  • 邮发代号:18-73
  • 获奖情况:
  • 2009年获2004-2008年度河北省教育系统优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:3409