Như đã biết, độ biến thiên trở kháng của thanh dầm áp trở được tính theo công thức:
Trong đó:
- : hệ số áp trở của Silic hướng <110> - : Ứng suất dọc
- : Ứng suất ngang
- t: Độ dày của thanh dầm - : Tỷ lệ Poisson
- : Hệ số điều chỉnh cho độ dày của áp điện trở
Từ công thức trên ta thấy mối quan hệ giữa ứng suất bề mặt và độ biến thiên trở kháng chỉ phụ thuộc vào các hằng số vật lý và yếu tố hình học. Tỷ số ∆ phụ thuộc vào độ chênh lệch ứng suất dọc và ngang ( − ).
Luận văn này tiến hành nghiên cứu phương pháp tăng ứng suất bằng cách đưa các cấu trúc tập trung ứng suất (dạng đục lỗ) vào cấu trúc của cảm biến. [1] Các cấu trúc tập trung ứng suất có dạng Elippe, hình tròn và hình chữ nhật như thể hiện ở các hình vẽ sau.
Hình 20: Cấu trúc tập trung ứng suất hình chữ nhật
3.Phần mềm COMSOL MULTIPHYSIC
Đề tài sử dụng phần mềm COMSOL Multiphysic để tiến hành mô phỏng vi cảm biến áp lực ba chiều. Phần mềm sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán và mô phỏng, ý tưởng của phương pháp này là chia nhỏ cấu trúc thành một tập hữu hạn các miền con liền nhau nhưng không liên kết hoàn toàn với nhau trên các mặt biên của chúng. Các tham số độ dịch chuyển, ứng suất,... được tính toán và xác định trên từng miền con. Mỗi miền con được gọi là một phần tử hữu hạn. Mô hình phần tử hữu hạn của cảm biến được chia lưới dày đặc trên các thanh dầm nhằm tính toán chính xác ứng suất phân bố trên từng phần tử.
Phần mềm COMSOL Multiphysic có môi trường mô phỏng cho tất cả các bước trong quá trình làm mẫu. Từ chọn hình, vật liệu và xác định tính chất của vật liệu, chia lưới và cài đặt các điều kiện nguồn và điều kiện cho các hệ vật lý cụ thể. Nhờ các giao diện vật lý được thiết kế cho từng ứng dụng khác nhau (từ dong chảy, truyền nhiệt,các kết cấu cơ khí,..) nên mô hình được thiết lập nhanh chóng.
Ngoài khả năng tự tùy chỉnh, phần mềm còn liên kết với nhiều giao diện vật lý khác như Matlab, AutoCad,...