(LUẬN văn THẠC sĩ) nghiên cứu, thiết kế, mô phỏng vi cảm biến lực ba chiều dựa trên nguyên lý áp điện trở và cấu trúc tập trung áp lực

ĐẠ14//I HỌC QUỐC GIAHÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ PHẠM HỮU THÀNH NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VI CẢM BIẾN LỰC BA CHIỀU DỰA TRÊN NGUYÊN LÝ ÁP ĐIỆN TRỞ VÀ CẤU TRÚC TẬP TRUNG ÁP LỰC Ngành: Công nghệ Điện tử - Viễn thông Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện tử Mã số: 60.52.0203 LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH ĐIỆN TỬ -VIỄN THÔNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS CHỬ ĐỨC TRÌNH Hà Nội - 2014 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc chân thành tới PGS.TS Chử Đức Trình, giảng viên trường đại học Cơng nghệ, người trực tiếp hướng dẫn bảo tận tính giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Phịng Đào tạo, thầy giáo khoa Điện tử Viễn thông, trường đại học Công nghệ, đại học Quốc Gia Hà Nội dạy dỗ, truyền thụ kiến thức khoa học giúp bước trưởng thành Xin cảm ơn người thân, gia đình bạn bè luôn động viên, hỗ trợ nhiều để tơi có kết học tập tốt hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày ….tháng … năm 2014 Phạm Hữu Thành Học viên: Phạm Hữu Thành TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Luận văn thạc sỹ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thực Những kết từ tác giả khác sử dụng luận văn trích dẫn rõ ràng, cụ thể Khơng có khơng trung thực kết tính tốn Nếu có sai trái tơi xin chịu trách nhiệm hồn tồn Hà nội, ngày ……tháng……năm 2014 Học viên Phạm Hữu Thành Học viên: Phạm Hữu Thành TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ TÓM TẮT LUẬN VĂN Luận văn tiến hành nghiên cứu, tìm hiểu vi cảm biến, cụ thể vi cảm biến lực Trên sở lý thuyết xây dựng cấu trúc vi cảm biến ba chiều phương pháp tăng độ nhạy cảm biến phương pháp sử dụng cấu trúc tập trung áp lực Các cấu trúc áp lực có dạng Ellipe, dạng trụ dạng chữ nhật Cuối luận văn tiến hành mô vi cảm biến sử dụng phần mềm COMSOL PHYSIC Trình bày kết đạt chứng minh sở lý thuyết tìm hiểu, sở xây dựng hướng phát triển Học viên: Phạm Hữu Thành TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT LUẬN VĂN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH BẢNG CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1 Vi điện tử - MEMS Cảm biến lực Một số cảm biến lực 3.1 Vi cảm biến lực kiểu tụ 3.2 Vi cảm biến lực áp điện 3.3 Vi cảm biến lực áp điện trở 3.4 Cảm biến lực laser quang Mục tiêu đề tài CHƯƠNG 2: CẢM BIẾN LỰC ÁP ĐIỆN TRỞ Hiện tượng áp điện trở 2.Độ biến thiên điện trở tác động sức căng Mạch cầu wheatstone Độ nhạy nhiễu 4.1 Độ nhạy 4.2 Nhiễu 10 Cảm biến lực áp điện trở 11 Vật liệu chế tạo áp điện trở 14 Học viên: Phạm Hữu Thành TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ Vi cảm biến áp điện trở ba chiều 17 CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG CẢM BIẾN LỰC BA CHIỀU 18 Vi cảm biến lực ba chiều 18 Các cấu trúc tập trung ứng suất 19 3.Phần mềm COMSOL MULTIPHYSIC 22 Mô vi cảm biến lực ba chiều 23 4.1 Cấu hình ngang (Tác dụng theo phương X) 24 4.2 Cấu hình dọc (Tác dụng lực theo phương Z) 28 4.3 Cấu hình dài (Tác dụng lực theo phương Y) 31 KẾT LUẬN 34 Tài liệu tham khảo 35 Học viên: Phạm Hữu Thành TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT MEMS MicroElectro – Mechanical Systems AFM Atomic Force Microscopy Học viên: Phạm Hữu Thành TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1: MEMS ngành khoa học liên ngành Hình 2: Hình ảnh cảm biến lực Hình 3: Cảm biến lực kiểu tụ Hình 4: Hiện tượng áp điện Hình 5: Một cảm biến áp điện Hình 6: Vi cảm biến lực áp điện trở Hình 7: Ảnh SEM cảm biến lực áp điện trở Hình 8: Cảm biến lực sử dụng tia laser – nguyên tắc hoạt động hệ thống AFM Hình 9: Mạch cầu Wheatstone Hình 10: Nhiễu Flicker 11 Hình 11: Vi cảm biến lực sử dụng dầm Cantilever 11 Hình 12: Phân bổ ứng suất dầm 12 Hình 13: Thanh dầm áp điện trở 13 Hình 14: Cấu trúc áp điện trở 14 Hình 15: Mô tả thành phần ứng suất dọc ứng suất trượt 14 Hình 16: Mơ hình cảm biến lực chiều 17 Hình 17: Cấu trúc hinh học vi cảm biến ba chiều 18 Hình 18: Các cấu hình cầu wheatstone tác dụng lực theo phương khác nhau; a) Tác dụng theo phương X; b) Tác dụng theo phương Y; c) Tác dụng lực theo phương Z; d) Công tắc chuyển mạch cầu Wheatstone 19 Hình 19: Cấu trúc tập trung ứng suất hình Ellipe 20 Hình 20: Cấu trúc tập trung ứng suất hình chữ nhật 21 Hình 21: Cấu trúc tập trung ứng suất dạng tròn 21 Hình 22: Giao diện phần mềm COMSOL Multiphysic 22 Hình 23: Thanh dầm cảm biến Cantilever hình L 23 Hình 24: Ứng suất dầm chưa có lực tác dụng 24 Hình 25: Phân bố ứng suất dầm có lực tác dụng 24 Hình 26: Biểu đồ phân bố ứng suất biến trở RL1, RL2 25 Hình 27: Phân bố ứng suất áp trở RL1, RL2 cấu trúc tập trung ứng suất Ellipe 26 Hình 28: Phân bố ứng suất áp trở RL1, RL2 cấu trúc tập trung ứng suất trịn 26 Hình 29: Phân bố ứng suất áp trở RL1, RL2 cấu trúc tập trung ứng suất chữ nhật27 Học viên: Phạm Hữu Thành TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ Hình 30: Tác dụng lực lên dầm cảm biến theo phương Z 28 Hình 31: Phân bố ứng suất áp trở không sử dụng cấu trúc tập trung áp lực chịu tác dụng lực theo phương Z 28 Hình 32: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Z cấu trúc tập trung áp lực Ellipe 29 Hình 33: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Z cấu trúc tập trung áp lực dạng trụ 29 Hình 34: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Z cấu trúc tập trung áp lực dạng chữ nhật 30 Hình 35: Thanh dầm chịu tác dụng lực theo phương Y 31 Hình 36: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Y cấu trúc khơng có tập trung ứng suất 31 Hình 37: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Y cấu trúc tập trung áp lực Ellipe 32 Hình 38: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Y cấu trúc tập trung áp lực dạng trụ 32 Hình 39: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Y cấu trúc tập trung áp lực dạng chữ nhật 33 Học viên: Phạm Hữu Thành TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Hệ số áp trở Silic đơn tinh thể với nồng độ pha tạp định 16 Bảng 2: Hệ số áp trở theo phương 16 Bảng 3: Thông số hình học vi cảm biến áp lực ba chiều 23 Bảng 4: Giá trị ứng suất cực đại áp trở (Cấu hình ngang) 27 Bảng 5: Giá trị ứng suất cực đại áp trở (Cấu hình dọc) 30 Bảng 6: Giá trị ứng suất cực đại áp trở (Cấu hình dài) 33 Học viên: Phạm Hữu Thành TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ Hình 20: Cấu trúc tập trung ứng suất hình chữ nhật Hình 21: Cấu trúc tập trung ứng suất dạng tròn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ 3.Phần mềm COMSOL MULTIPHYSIC Đề tài sử dụng phần mềm COMSOL Multiphysic để tiến hành mô vi cảm biến áp lực ba chiều Phần mềm sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính tốn mơ phỏng, ý tưởng phương pháp chia nhỏ cấu trúc thành tập hữu hạn miền liền khơng liên kết hồn tồn với mặt biên chúng Các tham số độ dịch chuyển, ứng suất, tính tốn xác định miền Mỗi miền gọi phần tử hữu hạn Mơ hình phần tử hữu hạn cảm biến chia lưới dày đặc dầm nhằm tính tốn xác ứng suất phân bố phần tử Phần mềm COMSOL Multiphysic có mơi trường mơ cho tất bước trình làm mẫu Từ chọn hình, vật liệu xác định tính chất vật liệu, chia lưới cài đặt điều kiện nguồn điều kiện cho hệ vật lý cụ thể Nhờ giao diện vật lý thiết kế cho ứng dụng khác (từ dong chảy, truyền nhiệt,các kết cấu khí, ) nên mơ hình thiết lập nhanh chóng Ngồi khả tự tùy chỉnh, phần mềm cịn liên kết với nhiều giao diện vật lý khác Matlab, AutoCad, Hình 22: Giao diện phần mềm COMSOL Multiphysic TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ Mô vi cảm biến lực ba chiều Thông số dầm cảm biến: Phần tử Dầm I1 Dầm I2 Phần đặt lực Áp điện trở Đại lượng Ký hiệu Giá trị (µm) Chiều dài L1 500 Chiều rộng W1 60 Chiều cao H1 30 Chiều dài L2 800 Chiều rộng W2 60 Chiều cao H2 30 Chiều dài L3 10 Chiều rộng W3 60 Chiều cao H3 30 Chiều dài LR 50 Chiều rộng WR Chiều cao HR Bảng 3: Thơng số hình học vi cảm biến áp lực ba chiều Sử dụng phần mềm mô COMSOL Multiphysic thiết kế cảm biến Thanh dầm cảm biến có dạng chữ L thể hình 23 Đầu dầm bên trái đặt cố định không di chuyển Khi lực đặt lên đầu bên phải cấu trúc dầm, hai phần dầm bị cong Khi đó, phân bố ứng suất gốc hai phần dầm thể cường độ lực chiều lực Trong nghiên cứu này, phần mềm COMSOL sử dụng để mô thay đổi ứng suất dầm Hình 23: Thanh dầm cảm biến Cantilever hình L Học viên: Phạm Hữu Thành 23 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ 4.1 Cấu hình ngang (Tác dụng theo phương X) 4.1.1 Áp trở không sử dụng cấu trúc tập trung ứng suất Phân bổ ứng suất dầm chưa có lực tác dụng thể hình 24 Tồn dầm phân bố màu Hình 24: Ứng suất dầm chưa có lực tác dụng Khi đặt lực theo trục X lên đầu bên phải, ứng suất phân bố dầm thể hình 25 Hình 25: Phân bố ứng suất dầm có lực tác dụng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ Từ hình 25 ta thấy, ứng suất tập trung góc dầm Đồ thị biểu diễn ứng suất dầm vị trí điện trở rõ hình 26 RL1 RL2 Hình 26: Biểu đồ phân bố ứng suất biến trở RL1, RL2 4.1.2 Cảm biến sử dụng cấu trúc tập trung áp lực Ellipe Với phương pháp đặt lực mô cấu trúc trên, cấu trúc lỗ dạng ellipe đặt vào cấu trúc áp điện trở Các cấu trúc cấu trúc tập trung ứng suất làm cho điện trở thay đổi lớn Biểu đồ phân bố ứng suất áp trở RL1 RL2 thể hình 27 Ta thấy ứng suất vị trí cạnh lỗ ứng suất tăng lên mạnh Cấu trúc cho độ thay đổi điện trở đầu lớn so sánh với cấu trúc khơng có cấu trúc tập trung ứng suất TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ RL1 RL2 Hình 27: Phân bố ứng suất áp trở RL1, RL2 cấu trúc tập trung ứng suất Ellipe 4.1.3 Cảm biến sử dụng cấu trúc tập trung áp lực hình trịn Biểu đồ phân bố ứng suất áp trở RL1 RL2 thể hình 28 Ta thấy cấu trúc hình trịn cho thay đổi ứng suất cạnh lỗ RL1 RL2 Hình 28: Phân bố ứng suất áp trở RL1, RL2 cấu trúc tập trung ứng suất tròn TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ 4.1.4 Cảm biến sử dụng cấu trúc tập trung áp lực hình chữ nhật Biểu đồ phân bố ứng suất áp trở RL1 RL2được thể hình 29 Ta thấy cấu trúc hình chữ nhật cho thay đổi ứng suất cạnh lỗ RL1 RL2 Hình 29: Phân bố ứng suất áp trở RL1, RL2 cấu trúc tập trung ứng suất chữ nhật Bảng4 thể tổng ứng suất 50 điểm phân bố chiều dài cảm biến.Từ bảng thấy thay đổi ứng suất lớn cảm biến sử dụng cấu trúc tập trung ứng suất Cấu trúc tập trung áp lực Áp trở RL1 Áp trở RL2 Ứng suất Tăng/giảm Ứng suất Tăng/giảm 3,28E10 0% 3,73E10 0% 1,05E11 220% 1,05E11 181% Cấu trúc tập trung áp lực hình trụ 7,27E11 121% 7,56E11 102% Cấu trúc tập trung áp lực dạng chữ nhật 8,05E11 145% 8,34E11 123% Không sử dụng cấu trúc tập trung áp lực Cấu trúc tập trung áp lực Ellipe Bảng 4: Giá trị ứng suất cực đại áp trở (Cấu hình ngang) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ 4.2 Cấu hình dọc (Tác dụng lực theo phương Z) 4.2.1 Áp trở không sử dụng cấu trúc tập trung ứng suất Khi đặt lực theo trục Z lên đầu bên phải, ứng suất phân bố dầm thể hình 30 Hình 30: Tác dụng lực lên dầm cảm biến theo phương Z Đồ thị phân bố ứng suất vị trí hai điện trở dầm thể hình 31 Hình 31: Phân bố ứng suất áp trở không sử dụng cấu trúc tập trung áp lực chịu tác dụng lực theo phương Z TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ 4.2.2 Cấu trúc tập trung áp lực dạng Elipe Biểu đồ phân bố ứng suất áp trở RL1 RL2 thể hình 32 Ta thấy cấu trúc hình ellipe cho thay đổi ứng suất cạnh lỗ Hình 32: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Z cấu trúc tập trung áp lực Ellipe 4.2.3 Cấu trúc tập trung ứng suất dạng tròn Biểu đồ phân bố ứng suất áp trở RL1 RL2 thể hình 33 Ta thấy cấu trúc hình trịn cho thay đổi ứng suất cạnh lỗ Hình 33: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Z cấu trúc tập trung áp lực dạng trụ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ 4.2.4 Cấu trúc tập trung áp lực dạng chữ nhật Biểu đồ phân bố ứng suất áp trở RL1 RL2 thể hình 34 Ta thấy cấu trúc hình chữ nhật cho thay đổi ứng suất cạnh lỗ Hình 34: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Z cấu trúc tập trung áp lực dạng chữ nhật Tổng ứng suất 50 điểm phân bố theo chiều dài cảm biến cho bảng sau: Cấu trúc tập trung áp lực Không sử dụng cấu trúc tập trung áp lực Cấu trúc tập trung áp lực Ellipe Cấu trúc tập trung áp lực hình trụ Cấu trúc tập trung áp lực dạng chữ nhật Áp trở RL1 Áp trở RL2 Ứng suất Tăng/giảm Ứng suất Tăng/giảm 6,69E10 0% 8,54E10 0% 2,13E11 218% 2,46E11 188% 1,48E11 121% 1,73E10 102% 1,64E11 145% 1,92% 125% Bảng 5: Giá trị ứng suất cực đại áp trở (Cấu hình dọc) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ 4.3 Cấu hình dài (Tác dụng lực theo phương Y) 4.2.1 Áp trở không sử dụng cấu trúc tập trung áp lực Khi đặt lực theo trục Y lên đầu bên phải, ứng suất phân bố dầm thể hình 35 Hình 35: Thanh dầm chịu tác dụng lực theo phương Y Đồ thị phân bố ứng suất vị trí hai điện trở dầm thể hình 36 RG1 RG2 Hình 36: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Y cấu trúc khơng có tập trung ứng suất TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ 4.3.2 Cấu trúc tập trung áp lực dạng Elipe Biểu đồ phân bố ứng suất áp trở RL1 RL2 thể hình 37 Ta thấy cấu trúc hình ellipe cho thay đổi ứng suất cạnh lỗ RG1 RG2 Hình 37: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Y cấu trúc tập trung áp lực Ellipe 4.3.3 Cấu trúc tập trung áp lực dạng tròn Biểu đồ phân bố ứng suất áp trở RL1 RL2 thể hình 38 Ta thấy cấu trúc hình trịn cho thay đổi ứng suất cạnh lỗ RG1 RG2 Hình 38: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Y cấu trúc tập trung áp lực dạng trụ TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ 4.3.4 Cấu trúc tập trung áp lực dạng chữ nhật Biểu đồ phân bố ứng suất áp trở RL1 RL2 thể hình 39 Ta thấy cấu trúc hình chữ nhật cho thay đổi ứng suất cạnh lỗ RG1 RG2 Hình 39: Phân bố ứng suất cảm biến tác dụng theo phương Y cấu trúc tập trung áp lực dạng chữ nhật Tương tự trường hợp Số liệu bảng cho thấy thay đổi lớn cảm biến sử dụng cấu trúc tập trung áp lực Cấu trúc tập trung áp lực Áp trở RG1 Áp trở RG2 Giá trị cực đại Tăng/giảm Giá trị cực đại Tăng/giảm 6,10E9 0% 6,04E9 0% 6,39E10 947% 6,4E10 960% Cấu trúc tập trung áp lực hình trụ 4,51E10 639% 4,50E10 645% Cấu trúc tập trung áp lực dạng chữ nhật 4,95E10 711% 4,96E10 721% Không sử dụng cấu trúc tập trung áp lực Cấu trúc tập trung áp lực Ellipe Bảng 6: Giá trị ứng suất cực đại áp trở (Cấu hình dài) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc Luận văn thạc sỹ KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thiết kế mô cấu trúc cảm biến lực ba chiều dựa cấu trúc dầm áp điện trở Học viên thực số nội dung sau: - Hiểu hoạt động cấu trúc cảm biến lực ba chiều với dầm hình chữ L - Đã tìm hiểu đáp ứng dầm đặt số cấu trúc tập trung ứng suất điện trở hình ellipe, hình trịn hình chữ nhật - Đã tiến hành mơ cấu trúc vi cảm biến lực ba chiều, kết thu phù hợp với lý thuyết Việc thực hoàn thiện luận văn cung cấp cho nhiều kiến thức vi cảm biến lực ba chiều đồng thời có nhìn tương đối toàn diện vi cảm biến lực đa chiều Trong thời gian tới, tập trung phát triển cấu trúc cách nghiên cứu thêm ảnh hưởng cấu trúc tập trung ứng suất với hình dạng khác Một vấn đề quan trọng cần nghiên cứu mật độ cấu trúc điện trở tác động nhiều đến phân bố ứng suất Học viên: Phạm Hữu Thành 34 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc (LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu thiet.ke mo.phong.vi.cam.bien.luc.ba.chieu.dua.tren.nguyen.ly.ap.dien.tro.va.cau.truc.tap.trung.ap.luc