Phân tích động lực học cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử nhiều bậc tự do

i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Vũ Văn Thể ii LỜI CẢM ƠN Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể giáo viên hướng dẫn khoa học PGS TS Trần Quang Dũng, PGS TS Chử Đức Trình tận tình dìu dắt, bảo trình học tập thực luận án Nghiên cứu sinh xin gửi lời cảm ơn đến PGS TS Vũ Công Hàm, TS Bùi Thanh Tùng có đóng góp quý báu giúp đỡ nghiên cứu sinh hoàn thành luận án Xin cảm ơn đồng nghiệp Bộ mơn Cơ học máy, Khoa Cơ khí đồng hành với nghiên cứu sinh suốt thời gian thực luận án Đặc biệt, nghiên cứu sinh muốn gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân tạo điều kiện thời gian, động viên tinh thần giúp nghiên cứu sinh toàn tâm toàn ý vào thực luận án Tác giả Vũ Văn Thể iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU Chương MEMS VÀ VI CẢM BIẾN VẬN TỐC GÓC 1.1 Tổng quan MEMS 1.1.1 Lịch sử phát triển ứng dụng MEMS 1.1.2 Các hiệu ứng sử dụng MEMS 1.1.3 Công nghệ chế tạo thiết bị MEMS 1.2 Cảm biến vận tốc góc ứng dụng 10 1.2.1 Cảm biến vận tốc góc kiểu quay cổ điển 10 1.2.2 Cảm biến vận tốc góc kiểu quang học 12 1.2.3 Cảm biến vận tốc góc vi điện tử 13 1.3 Vi cảm biến vận tốc góc kiểu dao động 15 1.3.1 Nguyên lý hoạt động 15 1.3.2 Các thông số đánh giá chất lượng MVG 16 1.3.3 Phân loại cảm biến vận tốc góc kiểu dao động 17 1.4 Các nghiên cứu MVG 18 1.4.1 Vi cảm biến vận tốc góc với dầm xoắn 19 1.4.2 Vi cảm biến vận tốc góc kiểu vòng dao động 19 1.4.3 Vi cảm biến vận tốc góc nhiều trục 20 1.4.4 Vi cảm biến vận tốc góc kiểu dao động thẳng nhiều bậc tự 21 Kết luận chương 30 iv Chương CƠ SỞ VẬT LÝ VÀ CƠ HỌC CỦA VI CẢM BIẾN VẬN TÔC GÓC 32 2.1 Nguyên lý chung hoạt động cảm biến vận tốc góc 32 2.2 Hiệu ứng tĩnh điện 33 2.2.1 Tụ điện phẳng 33 2.2.2 Lực pháp tuyến 35 2.2.3 Lực tiếp tuyến 36 2.2.4 Hiệu ứng viền tụ 37 2.2.5 Ứng dụng hiệu ứng tĩnh điện vi kích hoạt lược 40 2.3 Ứng dụng hiệu ứng tĩnh điện cảm ứng tín hiệu 43 2.3.1 Ảnh hưởng khe hở hai tụ 43 2.3.2 Ảnh hưởng khoảng xếp chồng 44 2.3.3 Hệ tụ điện cảm ứng vi sai 45 2.4 Điều chế giải điều chế 47 2.4.1 Điều chế tín hiệu biên độ dao động 47 2.4.2 Giải điều chế 49 2.5 Cơ sở học vi cảm biến vận tốc góc 51 2.5.1 Hệ số độ cứng tương đương dầm đàn hồi 51 2.5.2 Thành phần cản mơ hình dao động hệ vi điện tử 58 Kết luận Chương 62 Chương ĐỘNG LỰC HỌC VI CẢM BIẾN VẬN TỐC GÓC HAI BẬC TỰ DO 63 3.1 Động lực học vi cảm biến vận tốc góc phần tử hai bậc tự 63 3.1.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc MVG 63 3.1.2 Hệ phương trình vi phân dao động MVG 64 3.1.3 Dao động tự MVG 67 3.1.4 Dao động cưỡng MVG 70 3.1.5 Hiện tượng điều chế 72 3.2 Xây dựng mơ hình vi cảm biến vận tốc góc hai phần tử khối lượng 73 3.2.1 Mơ hình động lực học MVG hai phần tử khối lượng 73 3.2.2 Mơ hình 3D MVG hai phần tử khối lượng 75 3.2.3 Xác định giá trị tham số động lực học đặc trưng MVG 77 3.3 Động lực học vi cảm biến vận tốc góc hai khối lượng, hai bậc tự 81 3.3.1 Hệ phương trình vi phân dao động MVG hai khối lượng 81 v 3.3.2 Các dạng dao động riêng 84 3.3.3 Đáp ứng biên độ tần số 88 3.3.4 Một số dạng dao động MVG 91 Kết luận Chương 96 Chương ĐỘNG LỰC HỌC VI CẢM BIẾN VẬN TỐC GÓC KIỂU ÂM THOA 98 4.1 Cảm biến vận tốc góc kiểu âm thoa 98 4.2 Mơ hình hóa vi cảm biến vận tốc góc kiểu TFG 99 4.2.1 Lựa chọn mơ hình nghiên cứu 99 4.2.2 Phương trình vi phân mơ tả dao động hệ 103 4.3 Phân tích động lực học khung liên kết kiểu trám 106 4.3.1 Đáp ứng động lực học khung trám 107 4.3.2 Lựa chọn kích thước phù hợp cho khung trám 111 4.4 Đặc trưng dao động TFG 113 4.4.1 Dao động tự phương dẫn 113 4.4.2 Đáp ứng biên độ tần số cho dao động dẫn hai khung 114 4.4.3 Dao động ngược pha hai khung dẫn 116 4.4.4 Dao động phương cảm hai phần tử quán tính 118 4.5 Khả bù lệch pha cấu trúc TFG đề xuất 119 4.5.1 Khả bù lệch pha cho dao động dẫn 120 4.5.2 Khả bù lệch pha cho dao động cảm 122 4.6 Một số kết mô 123 4.6.1 Xây dựng mơ hình 123 4.6.2 Phân tích Modal 124 4.6.3 Đáp ứng động lực học TFG 127 Kết luận Chương 129 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 130 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 Tiếng Việt 134 Tiếng Anh 134 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ viết tắt: Viết tắt Tiếng Anh Ý nghĩa ABS Anti-Lock Braking System Hệ thống chống bó cứng phanh ô tô FEM Finite Element Method Phương pháp phần tử hữu hạn GPS Global Positioning System Hệ thống định vị tồn cầu IC Integrated Circuit Mạch tích hợp INS Inertial Navigation System Hệ dẫn đường kiểu quán tính LIGA Lithographie, Galvanoformung, Cơng nghệ khắc hình, mạ điện, Abformung làm khuôn MEMS Micro-Electro Mechanical Systems Hệ thống vi điện tử MG MEMS Gyroscopes Cảm biến vận tốc góc vi điện tử MVG MEMS Vibratory Gyroscopes Cảm biến vận tốc góc vi điện tử kiểu dao động Q RLG Quality factor Hệ số phẩm chất Ring Laser Gyroscopes Cảm biến vận tốc góc kiểu vòng laser SOI Silicon On Insulator Tấm Silic kép TFG Tuning Fork Gyroscopes Cảm biến vận tốc góc kiểu âm thoa vii Ký hiệu: Ký hiệu A a b C [C] c D d dm E EC EB {F} Ft, Fn Fk Fc Fx f fd fc g h, h' J [K] Kn KB k ksingle kfolder Đơn vị μm2 μm μm F Ns/m μm μm N/m2 J J N N N N Hz Hz Hz μm μm m4 N/m N/m N/m Ý nghĩa Diện tích xếp chồng hai tụ Khoảng xếp chồng hai tụ Độ rộng tụ Điện dung tụ điện Ma trận cản Hệ số cản khơng khí Đường kính phân tử khí Khoảng cách hai tụ Tỷ số khối lượng Mô đun đàn hồi vật liệu Năng lượng điện trường Nội lượng nguồn Vectơ ngoại lực tác dụng Lực tiếp tuyến pháp tuyến hai tụ Lực đàn hồi tác dụng lên thành phần khối lượng Lực cản khơng khí lên thành phần khối lượng Lực dẫn tĩnh điện Tần số dao động Tần số dẫn Tần số cảm Khe hở lược di động lược cố định Độ dày lớp vật liệu Mơ men qn tính mặt cắt ngang Ma trận độ cứng Hệ số Knudsen Hằng số Boltzmann Hệ số độ cứng kết cấu kể đến tính đàn hồi Hệ số độ cứng tương đương dầm đơn Hệ số độ cứng tương đương dầm gập đơn viii Ký hiệu Đơn vị Kdouble-folder N/m L μm Lc μm l0 μm [M] m kg mk kg ms kg p Pa Q QC F q C r m T J V V x0 μm y0 μm w μm α, β αd Độ β βd Độ βc Độ ε F/m ε0 F/m λ m μ Pa.s σ ω rad/s Ω rad/s Ý nghĩa Hệ số độ cứng tương đương dầm gập kép Chiều dài dầm đàn hồi Chiều dài lược Chiều dài đoạn xếp chồng hai lược Ma trận khối lượng Khối lượng phần tử khối lượng Khối lượng khung Khối lượng phần tử qn tính bên Áp suất mơi trường làm việc Hệ số chất lượng MVG Điện tích tụ điện Điện tích điểm Khoảng cách hai điện tích điểm Động hệ Điện áp đặt vào tụ Khoảng xếp chồng ban đầu hai tụ Khoảng cách ban đầu hai tụ Độ dày lược Hệ số cản Rayleigh Góc lệch pha điện hai lực dẫn Tỷ số hình dạng Góc lệch pha hai dao động dẫn Góc lệch pha hai dao động cảm Hằng số điện môi môi trường Hằng số điện môi chân không Mức di chuyển phân tử khí Độ nhớt động học khơng khí Hệ số nén khí Tần số vòng kích thích Vận tốc góc ix DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Trang Bảng 1.1 So sánh hiệu ứng MEMS Bảng 3.1 Thông số cấu trúc mơ hình MVG 76 Bảng 3.2 Thông số đặc trưng vật liệu Silicon 77 Bảng 3.3 Một số tần số dao động riêng 85 Bảng 3.4 Tần số tương thích hệ theo số giá trị dầm gập 87 Bảng 3.5 Thông số khảo sát cho hệ MVG hai phần tử 89 Bảng 4.1 Thơng số kích thước khung trám 107 Bảng 4.2 Tần số dao động riêng hai mô hình khung trám 108 Bảng 4.3 Giá trị thông số cho hệ khảo sát 114 Bảng 4.4 Tỷ số lệch pha dẫn 121 Bảng 4.5 Khả bù lệch pha cho dao động cảm 123 Bảng 4.6 Một số dạng dao động riêng TFG 124 Bảng 4.7 Các tần số TFG thay đổi kích thước 125 Bảng 4.8 Tham số TFG 126 x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Trang Hình 1.1 Vi cảm biến gia tốc túi khí bảo vệ tơ [29] Hình 1.2 Thí nghiệm mơ chuyển động quay trái đất [20] 10 Hình 1.3 Mơ hình quay cổ điển bậc tự 11 Hình 1.4 Ứng dụng quay thiết bị dẫn hướng hàng hải 12 Hình 1.5 Sơ đồ cảm biến quang học loại 13 Hình 1.6 Cảm biến RLG loại 13 Hình 1.7 Một số ứng dụng quân MG [30] 14 Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động MVG 15 Hình 1.9 Vi cảm biến kiểu Gimbal 19 Hình 1.10 Cấu trúc quay vi kiểu vòng dao động 20 Hình 1.11 Vi cảm biến vận tốc góc kiểu nhiều trục 21 Hình 1.12 Mơ hình hai phần tử bậc tự 21 Hình 1.13 Con quay vi kiểu tách riêng dao động 22 Hình 1.14 Thiết kế TFG phòng thí nghiệm Draper [34] 24 Hình 1.15 Mơ hình TFG với hệ số Q cao [12] 25 Hình 1.16 Mơ hình TFG có khung ngồi 26 Hình 1.17 Mơ hình liên kết hai nhánh TFG nhờ dầm gập [64] 27 Hình 1.18 Cấu trúc TFG với vòng treo kết nối [65] 28 Hình 1.19 Mơ hình TFG nhóm ITIMS [59] 29 Hình 2.1 Sơ đồ khối hoạt động MVG 32 Hình 2.2 Lực tĩnh điện hai điện tích điểm 33 Hình 2.3 Cấu tạo tụ điện phẳng 34 Hình 2.4 Lực pháp tuyến (a) lực tiếp tuyến (b) hai tụ 34 Hình 2.5 Phân bố điện trường hai tụ phẳng 38 Hình 2.6 Lực tiếp tuyến pháp tuyến hai tụ có hiệu ứng viền38 126 thích đặt vào hai khung ngồi TFG có ý nghĩa Khi đó, tần số tương thích TFG đạt ngắn 23 Hz Ngồi ra, hai tần số đảm bảo cách xa tần số dạng dao động xoắn không mong muốn 15549 Hz (34%), nhằm tránh khả xuất dao động không mong muốn Các thông số TFG trường hợp liệt kê Bảng 4.8 Bảng 4.8 Tham số TFG Giá trị 5546×1970 60 5,914×10-7 530 18 Đơn vị μm μm kg μm μm 86 μm Chiều rộng đoạn nối dầm dẫn ( bd ) 30 μm Chiều dài dầm đàn hồi cảm (Lc) Chiều rộng dầm đàn hồi cảm (bc) Chiều dài đoạn nối dầm cảm ( Lc ) 510 16 μm μm 82 μm Chiều rộng đoạn nối dầm cảm ( bc ) 35 μm Chiều dài khung trám L Tiết diện ngang trám Cổ đàn hồi s Góc ban đầu α0 Chiều dài dầm đàn hồi trám l Chiều dài dầm đàn hồi phụ l' Khoảng cách đến (d0) 650 60×60 10 60 440 295 μm μm μm [0 ] μm μm μm Tham số Kích thước tồn Độ dày kết cấu (h) Khối lượng toàn Chiều dài dầm đàn hồi dẫn (Ld) Chiều rộng dầm đàn hồi dẫn (bd) Chiều dài đoạn nối dầm dẫn ( Ld ) Hình 4.22 biểu diễn số dạng dao động riêng TFG nhận từ toán phân tích Modal trước thay đổi thơng số kích thước, Hình 4.22a dạng dao động dẫn, Hình 4.22b dạng dao động cảm, Hình 4.22c dạng dao động khác TFG (dạng xoắn) 127 a) Dạng dao động cảm ngược pha b) Dạng dao động dẫn ngược pha c) Một dạng dao động khác Hình 4.22 Một số dạng dao động riêng TFG 4.6.3 Đáp ứng động lực học TFG Để xác định xác tần số dẫn cần thiết đặt vào hai khung dẫn TFG, phép phân tích đáp ứng biên độ thực modul Harmonic 128 Response Hai lực dẫn ngược chiều nhau, có giá trị 10 μN đặt vào hai khung ngồi phương dẫn Để giảm thời gian tính toán, tần số dẫn lựa chọn khảo sát khoảng 11 ÷ 12 kHz, với bước khảo sát Hz Kết xác định đáp ứng biên độ - tần số cho hai khung phương dẫn cho thấy, tần số 11605 Hz biên độ dao động dẫn khung đạt giá trị lớn (Hình 4.23) Theo đó, tần số lực kích thích nên lựa chọn theo giá trị xác định Hình 4.23 Đáp ứng biên độ pha theo tần số kích thích Hình 4.24 Dạng dao động cảm phần tử qn tính Đặt lực dẫn theo cơng thức (4.10) với tần số dẫn lấy với tần số dạng dao động dẫn, đồng thời đưa vào hệ vận tốc góc Ω = constant, đáp ứng hai phần tử proof-mass hai bên khung trám thu có dạng 129 phù hợp với dạng lực kích thích (điều hòa) biên độ lớn phản ánh giá trị vận tốc góc đầu vào (Hình 4.24) Các kết mơ đáp ứng động lực học chứng tỏ khả hoạt động TFG đáp ứng yêu cầu phát xác định giá trị vận tốc góc đầu vào thông qua biên độ dao động cảm phần tử proof-mass Kết luận Chương Trong chương 4, luận án xây dựng mơ hình vi cảm biến kiểu âm thoa TFG có khung dạng trám liên kết hai gyroscope đơn hai bên Chức khung trám tạo trì khả dao động ngược pha cho hai dao động dẫn hai khung ngồi Trên sở đó, tạo hai dao động cảm ngược pha, làm tăng mức tín hiệu cảm cho hệ Luận án phân tích động lực học khung trám, xây dựng thơng số kích thước cho khung theo yêu cầu tần số làm việc độ cứng tương đương khung, xác định thông số động học đặc trưng cho khung, làm sở cho tốn phân tích động lực học hệ TFG Luận án phân tích động lực học cho hệ TFG phương pháp giải tích số phần mềm mô để chứng minh cho hoạt động TFG đề xuất Luận án chứng minh khả bù độ lệch biên độ độ lệch pha khung trám cho dao động dẫn dao động cảm hệ TFG có lệch pha không mong muốn từ lực dẫn tĩnh điện đầu vào Điều giúp cho hệ học cảm biến tránh tín hiệu nhiễu trình hoạt động Nội dung chương tác giả cơng bố cơng trình số 4, 5, 130 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Đánh giá chung kết luận án Luận án giới thiệu tổng quan công nghệ vi điện tử, ngành khoa học kỹ thuật nhiều tiềm phát triển Việt Nam, giới thiệu khái quát đối tượng MEMS vi cảm biến đo vận tốc góc Từ đó, phân tích đưa đối tượng, nội dung phạm vi nghiên cứu luận án Luận án hệ thống kiến thức sở cho việc tính toán, thiết kế phần học cho hệ dao động phần tĩnh điện cho cấu trúc dẫn động kiểu lược cảm ứng điện dung để chuyển đổi từ tín hiệu học sang tín hiệu điện áp để xác định tín hiệu vận tốc góc MVG Luận án tiến hành phân tích làm rõ nguyên lý cấu tạo nguyên lý hoạt động lớp vi cảm biến vận tốc góc kiểu dao động Xây dựng hệ phương trình vi phân mơ tả chuyển động phần tử khối lượng hệ MVG khác Sử dụng phần mềm tính tốn mơ để xác định giá trị đặc trưng cho hệ dao động, phân tích đáp ứng động lực học cho mơ hình vi cảm biến (một phần tử khối lượng hai bậc tự do, hai phần tử khối lượng hai bậc tự bốn phần tử khối lượng bậc tự do) với mức độ phức tạp cấu tạo chuyển động tăng dần Luận án giới thiệu mô hình vi cảm biến TFG hoạt động theo kiểu âm thoa với hệ khung liên kết dạng trám Kết nghiên cứu cho thấy mơ hình TFG có khả tạo trì dạng dao động ngược pha cho dao động dẫn, qua tạo cho dao động cảm có biên độ dao động lớn hơn, làm tăng độ nhạy cảm biến Đồng thời, khung liên kết trám giúp cho cảm biến bù độ lệch biên độ lệch pha ảnh hưởng yếu tố bên ngồi 131 Đóng góp luận án - Dựa kiến thức học, luận án tiến hành xây dựng hệ phương trình vi phân mơ tả chuyển động phần tử mơ hình MVG xác định Trên sở tính tốn số mơ phỏng, luận án hình thành phương pháp để tiến hành phân tích động lực học cho số mơ hình vi cảm biến kiểu dao động thẳng, phương pháp để xác định thơng số kích thước làm tiền đề cho q trình tính tốn thiết kế vi cảm biến kiểu - Trên sở cơng trình nghiên cứu tham khảo, luận án phát triển cấu trúc học cảm biến vận tốc góc vi điện tử kiểu dao động thẳng theo nguyên lý âm thoa có cấu tạo đơn giản - Phân tích đáp ứng động lực học hệ để chứng minh khả tạo trì trạng thái dao động ngược pha cho phần tử phương dao động mong muốn mơ hình vi cảm biến vận tốc góc kiểu dao động âm thoa nhờ có mặt khung liên kết dạng trám Kết luận án có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao, sở cho việc phân tích, thiết kế tiến tới chế tạo thử nhằm hoàn thiện nâng cao chất lượng lớp vi cảm biến vận tốc góc Kiến nghị Tiếp tục nghiên cứu, tiến tới hồn thiện thiết kế, đề xuất chế tạo đo đạc thực nghiệm cho mơ hình TFG Nghiên cứu thêm số cấu khác có chức với khung trám mơ hình TFG, bổ sung hồn thiện nghiên cứu tổng quan dạng cấu trúc cho vi cảm biến kiểu TFG 132 DANH MỤC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ Vũ Văn Thể, Trần Quang Dũng, Chử Đức Trình (2016), "Nghiên cứu ảnh hưởng gia tốc Coriolis đến dao động phần tử khối lượng mơ hình MEMS Vibratory Gyroscope", Tạp chí Khoa học & Kỹ thuật, HVKTQS, Số 180, tháng 10-2016, trang 104-113 Vũ Văn Thể, Trần Quang Dũng Chử Đức Trình (2016), "Đặc trưng dao động phần tử gia khối mơ hình Gyroscope phần tử khối lượng hai bậc tự do", Kỷ yếu Hội nghị Khoa học Cơng nghệ tồn quốc Cơ khí - Động lực 2016, Đại học BK-HN, trang 296-300 Vũ Văn Thể, Hồng Trung Kiên, Trần Quang Dũng Chử Đức Trình (2016), "Khảo sát đặc trưng dao động mơ hình Gyroscope với khung dẫn gia khối cảm ứng", Tuyển tập cơng trình hội nghị Khoa học tồn quốc lần thứ Cơ kỹ thuật Tự động hóa, Đại học BK-HN, tháng 10-2016, trang 179-183 Vũ Văn Thể (2017), "Khả bù lệch pha hệ khung treo dạng trám mơ hình vi cảm biến vận tốc góc dao động kiểu tuning fork", Tuyển tập cơng trình khoa học Hội nghị Cơ học tồn quốc lần thứ 10, 2017, tập 1, trang 1045-1053 Vu Van The, Tran Quang Dung, Vu Minh Hoan and Chu Duc Trinh (2017), "Study of dynamic response of a diamond-shaped micro silicon frame", Tạp chí Khoa học & Kỹ thuật, Học viện KTQS, Số 186, tháng 10-2017, trang 34-42 Vu Van The, Tran Quang Dung and Chu Duc Trinh (2018), "Dynamic Analysis of a Single MEMS Vibratory Gyroscope with Decoupling Connection between Driving Frame and Sensing Proof Mass", International Journal of Applied Engineering Research, ISSN 09734562, Vol 13, N0 (2018), pp 5554-5561 133 Vu Van The, Tran Quang Dung, and Chu Duc Trinh (2018), "Mechanical response of outer frames in tuning fork gyroscope model with connecting diamond-shaped frame", Vietnam Journal of Mechanics, https://doi.org/10.15625/0866-7136/12710 Vu Van The, Tran Quang Dung, and Chu Duc Trinh (2018), "Optimization of Matching Phase between two Driving Oscillations of a TFG using Diamond-Shaped Frame", International Conference on Engineering Research and Applications, Thai Nguyen - Vietnam, Springer, LNNS 63, pp 462-468, https://doi.org/10.1007/978-3-03004792-4_60 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Vũ Công Hàm (2013), Cơ học hệ nhiều vật, Nxb Quân đội nhân dân Vũ Cơng Hàm, Trần Văn Bình (2013), Lý thuyết dao động, Nxb QĐND Nguyễn Văn Khang (2007), Động lực học hệ nhiều vật, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Hoàng Trung Kiên (2015), Thiết kế vi mô tơ tịnh tiến kiểu tĩnh điện dựa công nghệ vi điện tử MEMS, Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội Đặng Bảo Lâm (2014), Nghiên cứu vi cấu kiểu tĩnh điện dựa công nghệ vi điện tử MEMS ứng dụng micro robot, Luận án Tiến sỹ Kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Quang Long (2012), Nghiên cứu chế tạo cảm biến quán tính sử dụng cấu trúc lược sở công nghệ MEMS, Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội Hoàng Xuân Lượng, Phạm Tiến Đạt (2003), Sức bền vật liệu, HVKTQS Nguyễn Văn Quỳnh (2010), Nghiên cứu thiết kế chế tạo quay vi đo vận tốc góc dựa hiệu ứng lực Coriolis, Luận văn Thạc sỹ Kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội Nguyễn Văn Thắng (2017), Thiết kế xây dựng hệ thống dẫn đường tích hợp INS/GPS dựa linh kiện vi điện tử, Luận án Tiến sỹ Công nghệ Điện tử - Viễn thông, Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh 10 A Baraket, M Lee, N Zine, M Giovanna Trivella, M Zabala, J Bausells, M Sigauda and A Errachid (2014), "A fully integrated electrochemical BioMEMS fabrication process for cytokine detection: Application for heart failure", the XXVIII edition of the conference series, vol EuroSensors 135 11 Adam R Schofield, Alexander A Trusov, Andrei M Shkel (2011), "Micromachined gyroscope concept allowing interchangeable operation in both robust and precision modes", Sensors and Actuators A, pp.35-42 12 Ajit Sharma, Faisal M Zaman, Babak V Amini and Farrokh Ayazi (2004), "A high-Q in-plane SOI tuning fork gyroscope", Sensors, 2004 Proceedings of IEEE, pp 467-470 13 Alex A Trusov (2011), “Overview of MEMS Gyroscopes” 14 Amanda Bristow, Travis Barton, Stephen Nary, "MEMS Tuning-Fork Gyroscope Final Report" 15 Amy C Richards Grayson, Rebeccar Shawgo, (2004), "A BioMEMS Review: MEMS technology for Physiologically Intergated Devices", Proceedings of the IEEE, vol 92 (1) 16 Andrei M Shkel (2006), "Type I and type II micromachined vibratory gyroscopes", Proceedings of the IEEE/ION PLANS, SanDiego, CA, USA, pp 586-592 17 Aron Burg, Azeem Meruani, Bob Sandheinrich, Micheal Wickmann, "MEMS Gyroscopes and their applications" 18 Cenk Acar and Andrei M Shkel (2001), "A design approach for robustness improvement of rate gyroscope", Proceedings of the International Conference on Modeling and Simulation of Microsystems, pp 80-83 19 Cenk Acar and Andrei M Shkel (2005), "Structurally decoupled micromachined gyroscopes with post-release capacitance enhancement", Journal of Micromechanic and Microengineering, vol 15, pp 1092-1101 20 Cenk Acar, Andrei M Shkel (2009), "MEMS Vibratory GyroscopesStructural Approaches to Improve Robustness", Spinger 21 D.J.Inman (2000), Engineering Vibration, 2nd Ed, P Hall 22 Dunzhu Xia, Cheng Yu and Lun Kong (2014), "The Development of 136 Micromachined Gyroscope Structure and Circuitry Technology", MPDI, vol Sensors, no 4, pp 1394-1473 23 F Kreith and R Mahajan (2006), MEMS Introdution and Fundamentals, 2nd ed., the hand book 24 Farrokh Ayazi, Khalil Najafi (1998), "Design and Fabrication of A HighPerformance Polysilicon Vibrating Ring Gyroscope", In Proceedings of the Eleventh Annual International Workshop on MEMS, pp 621-626 25 Farrokh Ayazi, Khalil Najafi (2001), "A HARPSS Polysilicon Vibrating Ring Gyroscope", Journal of Microelectromech syst, vol 10, pp 169-179 26 Guo Zhanshe, Feng Zhou, Cao Le, Fan Shangchun (2010), "Theoretical and experimental study of capacitance considering fabrication process and edge effect for MEMS comb actuator", Microsyst Technol, Vol 17, pp 71-76 27 H.J.Pain (2005), The Phisics Of Vibrations and Waves, 6th ed 28.https://www.bccresearch.com/market-research/instrumentation-andsensors/automotive-sensors-tech-global-markets-report-ias018f.html 29.http://www.eenewsautomotive.com/news/mems-sensors-address-airbagsbody-applications 30 https://www.military.com/equipment 31.https://www.sisinternational.com/global-automotive-sensors-market/ 32 I Chowdhury and Shambhu P Dasgupta (2003), "Computation of Rayleigh Damping Coefficients for Large Systems" 33 Imo Veijola and Marek Turowski (2001), "Compact Damping Models for Laterally Moving Microstructures with Gas-Rarefaction Effects", Journal of microelectromechanical System, Vol 10, N 2, pp.263-273 34 J Bernstein, S Cho, A T King, A Kourepenis, P Maciel, and M Weinberg (1993), "A Micromachined Comb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope", IEEE, microelectromechanical systems, pp 143-148 137 35 J Zhou, T Jiang, J Jiao and M Wu (2013), "Design and fabrication of a micromachined gyroscope with high shock resistance", Microsys Technol 36 J.Hanse (2004), "Honeywell MEMS Inertial Technology & Product Status", Honeywell Defense & Space Electronic Systems release 37 James J Allen (2005), Micro electro mechanical system design, Taylor and Francis Group 38 Kenneth Thomas Victor Grattan and Tong Sun (1999), "Fiber optic sensortechnology: an overview", Sensors and Actuators, vol A Physical 39 L Guangjun (2008), "Effects of environmental temperature on the performance of a micromachined gyroscope", Microsystem and Technologies, vol 14.2, pp 199-204 40 M Weinberg and A Kourepenis (2006), "Error sources in in-plane silicon tuning-fork MEMS gyroscopes", IEEE/ASME Journal of Microelectromechanical Systems, vol 15, no 3, pp 479-491 41 Minhang Bao (2005), "Analysis and Design Principles MEMS Devices", Elsevier, ISBN 0-444-51616-6 42 Minhang Bao, Heng Yang (2007), "Squeeze film air damping in MEMS", Sensors and Actuators, A 136, pp.3–27 43 Mohammad Faisal Zaman, Ajit Sharma, Zhili Hao and Farrokh Ayazi (2008), "A Mode-matched Silicon-Yaw Tuning-Fork Gyroscope With Subdegree-per-hour Allan Deviation Bias Instability", Journal of microelectromechanical systems, vol 17, no 6, pp 1526-1537 44 Nan-Chyuan Tsai and Chung-Yang Sue (2010), "Experimental analysis and characterization of electrostatic-drive tri-axis micro-gyroscope", Sensors and Actuators, Vol A: physical, pp 231-239 45 Navid Yazdi, Farrokh Ayazi and Khalil Najafi (1998), "Micromachined Inertial Sensors", Proceedings of the IEEE, Vol 86, no 8, pp 1640-1659 138 46 Oscillators, mems poised to disrupt another long established market crystal, "http://electronics360.globalspec.com," [Online] 47 P Greiff, B Boxenhom, L Niles (1991), "Silicon monolithic Micromechanical Gyrosscope", Proceedings of the International Conference on Solid-State Sensors and Actuators, pp 966-968 48 Phuc Hong Pham, Dzung Viet Dao, Satoshi Amaya, Rioji Kitada, and Susumu Sugiyama (2006), "Straight movement of micro containers based on ratched mechanisms and electrostatic comb-drive actuators", J MicroMech Microeng, Vol 16, pp 2532-2538 49 Phuc Hong Pham, Lam Bao Dang, Hung Ngoc Vu (2010), "Micro robot system with moving micro-car driven by electrostatic comb-drive actuators", Microsyst Technol, Vol 16, pp 505-510 50 Said E Alper and T Akin (2000), "A planar gyroscope using a standard surface micromechanical process", in 14th conf on solid state transducer 51 Said Emre Alper and Tayfun Akin (2002), "A Single-Crystal Silicon Vibrating Ring Gyroscope", 15th IEEE International Conference on Microelectromechanical systems, USA, vol 10, pp 718-721 52 Said Emre Alper and Tayfun Akin (2002), "A Symmetric Surface Micromachined Gyroscope with Decoupled Oscillation Modes", Sensors and Actuators, Vols 97-98, pp 347-358 53 Said Emre Alper and Tayfun Akin (2004), "Symmetrical and decoupled nickel microgyroscope on insulating substrate," Sensors and Actuators, vol 115, pp 336-350 54 Said Emre Alper and Tayfun Akin (2005), "A Single-Crystal Silicon Symmetrical and Decoupled MEMS Gyroscope on an Insulating Substrate", Journal of Microelectromechanical Systems, vol 14, pp 707-717 55 Sang W Yoon, Sangwoo Lee, K Najafi (2012), "Vibration-induced errors in MEMS tuning fork gyroscopes", Sensors and Actuators A: Phisical 139 56 Sharma, M Zaman, B Amini and F Ayazi (2004), "A High-Q In-Plane SOI Tuning Fork Gyroscope", In Proceedings of the IEEE Conference on Sensors, vol 1, pp 467-470 57 T Juneau, A P Pisam, J H Smith (1997), "Dual Axis Operation of a Micromachined Rate Gyroscope", In Proceedings of the International Conference on Solid-state Sensors and Actuators, pp 883-886 58 Tayfun Akin, Said Emre Alper (2000), "A planar gyroscopes using a standard surface micromechanical process", The 14th European Conference on Solid-State Transducers, pp 387-390 59 Thong Quang Trinh, Long Quang Nguyen, Dzung Viet Dao, Hoang Manh Chu, Hung Ngoc Vu (2013), "Design and analysis of a z-axis tuning fork gyroscope with guided-mechanical coupling", Microsystem Technology 60 Vladislav Apostolyuk (2016), Coriolis Vibratory Gyroscopes, Spinger 61 Weidong Wang, Jianyuan Jia and Jianwen Li (2013), "Slide film damping in microelectromechanical system devices", Journal of Nanoengineering and Nanosystem, 227 (4), pp.162-170 62 William Chi-Keung Tang (1990), Electrostatic comb drive for resonant sensor and actuator applications, PhD thesis 63 Y Chen, J Jiao, B Xiong, L Che, X Li and Y Wang (2005), "A novel tuning fork gyroscope with high Q-factors working at atmospheric pressure", Microsystem Technol, vol 11, p 111–116 64 Y Guan, S Gao, H Liu, Shaohua Niu (2014), "Acceleration sensitivity of tuning fork gyroscopes: theoretical model, simulation and experimental veriication", Microsystem and Technologies, vol 21, pp 1313-1323 65 Y Guan, S Gao, L Jin, L Cao (2016), "Design and vibration sensitivity of a MEMS tuning fork gyroscope with anchored coupling mechanism", Microsystem and Technologies, vol 22, pp 247-254 66.Y Guan, S Gao, H Liu, L Jin, and Y Zhang (2016), "Vibration sensitivity 140 reduction of micromachined tuning fork gyroscopes through stiffness match method with negative electrostatic spring effect", Sensors, vol 16, doi:10.3390/s16071146 67.Y Guan, S Gao, H Liu, L Jin, and Shaohua Niu (2016), "Design and vibration sensitivity of a MEMS tuning fork gyroscope with diamond coupling mechanism", Sensors, vol 16, doi:10.3390/s16040468 68 Z.X Hu, B.J Gallacher, J.S Burdess, C.P.Fell, K.Townsend (2011), "A parametrically amplified MEMS rate gyroscope", Sensors and Actuators, vol A Physical, pp 249-260 ... ʺHệ thống vi điện tử-MEMS hệ thống có kích cỡ micro tích hợp với vi cảm biến, vi kích hoạt/chấp hành vi mạch điện tửʺ Công nghệ MEMS mở đầu vi c chế tạo cảm biến áp suất sở công nghệ vi khối Từ... 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 Tiếng Vi t 134 Tiếng Anh 134 vi DANH MỤC CÁC CHỮ VI T TẮT VÀ KÝ HIỆU Chữ vi t tắt: Vi t tắt Tiếng Anh Ý nghĩa ABS Anti-Lock Braking... 18 1.4.1 Vi cảm biến vận tốc góc với dầm xoắn 19 1.4.2 Vi cảm biến vận tốc góc kiểu vòng dao động 19 1.4.3 Vi cảm biến vận tốc góc nhiều trục 20 1.4.4 Vi cảm biến vận