فهرست شکل ها……………………………………. ج
فهرست جداول…………………………………….. خ
فصل اول: مفاهیم وکلیات 1
1-1 تفاوت MEMS با سیستمهای ماکرو………………… 5
1-2کاربردهای MEMS……………………………….. 7
1-2-1کاربرد در صنعت خودرو………………………… 7
1-2-2 کاربرد در پزشکی……………………………. 8
1-2-3کاربرد در الکترونیک…………………………. 8
1-3سیستمهای جدید مرتبط با MEMS…………………… 9
1-3-1سیستم های میکروالکترومکانیکی زیستی……………. 9
1-3-2سیستمهای میکرواپتوالکترومکانیکی ………………. 9
1-3-3: سیستمهای میکروالکترومکانیکی فرکانس بالا………. 9
1-4 میکرومحرکها……………………………….. 12
1-4-1 محركهای الكترواستاتیكی…………………….. 13
1-4-2 محركهای گرمائی…………………………… 14
1-4-3 پنوماتیک گرمائی………………………….. 14
1-4-4 سایر محركها………………………………. 15
1-5 تكنولوژی میكرو ماشینكاری……………………. 15
1-6 تکنیکهای میکروماشینکاری…………………….. 16
1-6-1 میکروماشینکاری حجمی……………………….. 17
1-6-2 میکروماشینکاری سطحی……………………….. 20
1-6-3 روش چسباندن لایه ای………………………… 22
1-7 پایداری MEMS……………………………… 23
1-8 مزایا و معایب MEMS…………………………. 23
فصل دوم: پیشینه تحقیق 27
2-1مروری بر کلیات تاریخچه(MEMS)……………………. 27
2-2 تحقیقات قبلی در رابطه با پدیده ناپایداری در ساختارهای MEMS 28
2-3 تحقیقات قبلی در رابطه با آنالیز فرکانسهای طبیعی ساختارهای MEMS………………………………………………. 30
2-5 تحقیقات قبلی در رابطه با بررسی اثر ولتاژ آنیدر ساختارهای MEMS………………………………………………. 30
2-6 کارهای انجام شده مرتبط با پروژه………………… 31
فصل سوم: توصیف مدل و استخراج معادلات حاکم برمسئله 34
3-1معرفی مدل مورد مطالعه…………………………. 34
3-2 مدلسازی ریاضی برای محركهای میكروالكترومكانیكی الكترواستاتیكی………………………………………………. 35
3-3 فرمولبندی برای ارتعاشات سیال………………….. 38
3-4ارتعاشات کوپل شده سیستم……………………….. 43
3-5 حل مقدار ویژه سیستم (ارتعاشات آزاد)…………… 44
3-6 روابط جرم افزوده……………………………. 45
فصل چهارم: نتایج عددی و بحث 47
4-1 بازبینی و تصدیق روش ارائه شده برای سیال نامحدود… 47
4-2 نتایج عددی ومباحثه برای ارتعاشات آزاد…………… 48
4-3 نتایج عددی و مباحثه برای ارتعاشات اجباری با اعمال ولتاژ آنی……………………………………………… 60
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهاد 66
مراجع 68
فهرست اشکال
شکل1-1 قطعات ساخته شده با بهره گرفتن از فناوری MEMS…. 1
شکل 1-2 اجزای تشكیل دهندة MEMS………………….. 2
شکل1-3نمائی شماتیكی از تراشه MEMS……………….. 3
شکل1-4 تكنولوژی میكروسیستم………………………. 4
شکل1-5تكامل تدریجی بازار MEMS…………………… 4
شکل1-6اندازة موارد مختلف بر حسب متر………………. 7
شکل1-7 یک مورچه در زیر میکروسکوپ الکترونی…………. 11
شکل1-8نمونه مینیاتوری اولین خودروی مسافربری تویوتا … 11
شکل1-9کوچکترین گیتار جهان……………………….. 11
شکل1-10 میکروپمپ تحت اثر نیروی مغناطیسی…………… 12
شکل1-11پاهای یک حشره بر روی چرخ دنده های میکروماشینکاری شده 12
شکل1-12 دیاگرام شماتیكی از میكرومحرك الكترواستاتیكی… 13
شکل1-13دیاگرام شماتیكی از میكرومحرك و میکروموتور الكترواستاتیكی…………………………………………….. 14
شکل1-14دیاگرام شماتیكی از میكرومحرك پنوماتیک گرمائی… 15
شکل1-15انواع ساختارهای میکروماشینکاری حجمی………… 17
شکل1-16میکروماشینکاری سیلیکون حجمی……………….. 19
شکل1-17میکروماشینکاری سطحی سیلیکون……………….. 20
شکل1-18 مثالی ازمیکروماشینکاری سطحی اصلاح شده………. 22
شکل1-19 دیاگرام شماتیكی از ایجاد نیروی الكترواستاتیكی. 25
شکل1-20 میکرو محرک……………………………… 26
شکل2-1تاریخچه MEMS در ایالات متحده از 1950 تا 2000……… 28
شکل3-1 طرح اجمالی از میکروتیر و محفظه سیال مورد نظر… 35
شکل4-1 شکل مدهای تیر و سیال در مد 1……………… 50
شکل4-2شکل مدهای تیر و سیال در مد 2………………. 51
شکل4-3 شکل مدهای تیر و سیال در مد 3……………… 52
شکل4-4 شکل مدهای تیر و سیال در مد 4……………… 53
شکل4-5تغییرات فرکانس طبیعی بعلت حضور سیال…………. 54
شکل4-6نمودار همگرایی……………………………. 55
شکل4-7 تغییرات فرکانسهای طبیعی نسبت به تغییرات دانسیته سیال 55
شکل4-8 تغییرات فرکانسهای طبیعی نسبت به تغییرات طول میکروتیر 56
شکل4-9 تغییرات فرکانسهای طبیعی نسبت به تغییرات محل قرارگیری تیر در مخزن………………………………………. 57
شکل4-10 تاثیر تغییرات طول تیر بر روی شکل مدهای تیر خشک و خیس در مد اول……………………………………….. 58
شکل4-11 تاثیر تغییرات طول تیر بر روی شکل مدهای تیر خشک و خیس در مد دوم……………………………………….. 58
شکل4-12 تاثیر تغییرات طول تیر بر روی شکل مدهای تیر خشک و خیس در مد سوم……………………………………….. 59
شکل4-13 تاثیر تغییرات طول تیر بر روی شکل مدهای تیر خشک و خیس در مد چهارم……………………………………… 59
شکل4-14 پاسخ گذرای تیر در تداخل با سیالهای مختلف…… 61
خرید اینترنتی فایل کامل :
شکل4-15 پدیده pull-in برای تیر در تداخل با سیالهای مختلف 61
شکل4-16مقایسه سیالهای مختلف بر روی ولتاژ pull-in…….. 62
شکل4-17 پاسخ گذرای تیر در تداخل با سیال اتانول با اعمال ولتاز پله مختلف………………………………………… 63
شکل4-18 تاثیر تغییرات طول تیر بر روی پاسخ دینامیکی سیستم قبل از پدیده pull-in……………………………………. 63
شکل4-19 تاثیر تغییرات طول تیر بر روی پدیده pull-in…… 64
شکل4-20 تغییرات ولتاژ pull-in به ازای تغییرات طول با در نظر گرفتن سیالهای مختلف…………………………………. 64
شکل4-21 تغییرات فاصله بین دو الکترود بر روی ولتاژ pull-in به ازای سیالهای مختلف…………………………………. 65
فهرست جداول
جدول3-1 ریشه های معادله مشخصه تیر یکسرگیردار………. 38
جدول4-1تصدیق ومقایسه فرکانسهای اصلی در خلاء………… 47
جدول4-1تصدیق ومقایسه فرکانسهای اصلی در آب…………. 47
جدول 4-3 مشخصه های سیستم مورد استفاده در شبیه سازی…. 48
جدول 4-4خواص سیال………………………………. 48
جدول 4-5درصد کاهش فرکانسها………………………. 54
فصل اول
مفاهیم وکلیات
شكل 1-1: قطعات ساخته شده با بهره گرفتن از فناوری MEMS
MEMSتکنولوژی ساخت قطعات و سیستمهای مجتمع متشکل از اجزای الکتریکی و مکانیکی میباشد که از روش های تولید گروهی استفاده میکند. کلمه MEMS که مخفف میکروسیستمهای الکترومکانیکی است در آمریکا رایج میباشد، در حالیکه در اروپا تکنولوژی میکروسیستم و در ژاپن میکروماشینها رایج میباشد. فرایندهای میکروماشینکاری حجمی و سطحی برای برداشتن و یاقراردادن لایههایی از سیلیکون و یامواد دیگر به کار میروند تا اجزای مکانیکی و الکترومکانیکی را تولید کنند.
MEMS در حالت کلی به صورت زیر تعریف میشود:
MEMSیک سیستم كامل در ابعاد میكرو (شامل حركت، الكترومغناطیس، دستگاهها و سازههای نوری میكرو و انرژی تابشی، مدارهای حسگر/محرك، مدارهای مجتمع (IC)[2] پردازشگر/كنترل كننده) است كه به صورت غیر انبوه تولید شده و:
- پارامترها و تحریكات فیزیكی را به سیگنالهای الكتریكی، مكانیكی و نوری تبدیل میكند و برعكس.
- وظایف حسكردن، به كار انداختن و … را بر عهده دارد.
- شامل بخشهای كنترل (هوشمندی، تصمیمگیری، یادگیری تدریجی، تطبیق، سازماندهی خودمحور و …)، تشخیص، پردازش سیگنال و جمع آوری اطلاعات میباشد.“
اساساً، MEMS سیستمی است متشكل از سازه، حسگر، مدار الكترونیكی و كارانداز میكرو (شكل 1-2). سازة میكرو چهارچوب سیستم را تشكیل میدهد؛ حسگر میكرو سیگنالها را جستجو میكند؛ مدار الكترونیكی میكرو، سیگنالهای دریافتی را پردازش كرده و به كارانداز میكرو، فرمان پاسخ به سیگنالها را میدهد.
با بهره گرفتن از تكنولوژی ساخت مدارهای مجتمع و به منظور تولید دستگاههای مكانیكی و الكترومكانیكی، MEMS معمولاً بر یک بستر سیلیكونی كه قسمتهایی از آن به انتخاب و به روش اچكردن جدا شده یا لایههای جدیدی به آن اضافه گشته، ساخته میشود.
[1]Mems
[2]IC
