Оптимізація конструкції давача тиску ємнісного типу


  • O. O. Narushynska Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів https://orcid.org/0000-0002-5974-9310
  • V. M. Teslyuk Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів https://orcid.org/0000-0002-5974-9310
  • L. E. Uhryn Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів https://orcid.org/0000-0002-6137-313X
Ключові слова: мікроелектромеханічні системи; давач тиску ємнісного типу; задачі багатокритеріальної оптимізації; метод головної компоненти; модель

Анотація

Розроблено модель оптимізації конструкції давача ємнісного типу, який виготовлено з використанням технологій мікроелектромеханічних систем (МЕМС). У процесі побудови моделі, як критерії, використано чутливість, напруження механічні та електричні. Обмеженнями виступають конструктивно-технологічні параметри. Побудована оптимізаційна модель є задачею багатокритеріальної оптимізації. У процесі розв'язання цієї задачі багатокритеріальної оптимізації використано метод головної компоненти. Головним критерієм багатокритеріальної оптимізації вибрано чутливість, а інші критерії переведені в обмеження оптимізаційної задачі. Здійснено оптимізацію конструктивних параметрів чутливого елемента давача тиску, виготовленого за МЕМС технологією. Досліджено залежність чутливості давача ємнісного типу та максимального зміщення мембрани від товщини чутливого елемента давача тиску. Проведено експерименти та виявлено вплив зміни початкової товщини тонкої пластини за незмінної цільової функції та обмеженнях. З отриманих результатів слідує, що затрати часу на розв'язання задачі багатокритеріальної оптимізації зростають зі збільшенням різниці між початковим та кінцевим значеннями товщини мембрани інтегрального давача ємнісного типу.

Біографії авторів

O. O. Narushynska, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

аспірант, кафедра систем автоматизованого проектування

V. M. Teslyuk, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

д-р техн. наук, професор, кафедра систем автоматизованого проектування

L. E. Uhryn, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

ст. викладач, кафедра інформаційних систем і технологій

Посилання

Bao, M.-H. (2004). Micro mechanical transducers: pressure sensors, accelerometers and gyroscopes. Handbook of sensors and actuators, 8, 10–12. (2nd ed.). Elsevier, Amsterdam [u.a.].
Benmessaoud, Mourad, & Nasreddine, Mekkakia Maaza. (2013). Optimization of MEMS capacitive accelerometer. Received: 1 December 2011. Accepted: 15 January 2013. Published online: 1 March 2013. This article is published with open access at Springerlink.com.
Denysyuk, P., Teslyuk, V., & AlOmari, T. A., & Teslyuk, T. (2009). Development and study of subsystem for solution of tasks of multicriterial optimization. Proceedings of the 5th International Conference on Perspective Technologies and Methods in MEMS Design. (MEMSTECH'2009), (pp. 166–167) . Polyana, Lviv, Ukraine.
Dudhe, Ravishankar, & Ayyalusamy, Sumathi. (2015). COMSOL Multiphysics based simulation and optimization of residual stress effect in MEMs array based actuator. Manipal International Conference on Technology Management MiCTM.
Guangjun, Liu Robust, Feng, Yang, Xiaofan, Bao, & Tao, Jiang. (2015). Optimization of a MEMS Accelerometer Considering Temperature Variations, 15(3), 6342–6359
Jane, E., & Valentine, B. S. (2013). Modeling and optimization of a MEMS membrane-based acoustic-wave biosensor (Mathematical Sciences). Carnegie Mellon University Pittsburgh, (pp. 227–230), Pennsylvania.
Kanchan, Sharma, Macwan, Isaac G., Zhang, Linfeng, Hmurcik, Lawrence, & Xiong, Xingguo. (2007). Design Optimization of MEMS Comb Accelerometer. New England American Society for Engineering Education Conference, (pp. 42–45).
Krushnasamy, V. S., & Juliet, A. Vimala. (2014). Design parameter optimization based on artificial bee colony (abc) algorithm for MEMS accelerometers. Journal of Theoretical and Applied Information Technology 20th February, 60(2), 123–128.
Leu, George, Simion, Stefan, & Serbanescu, Alexandru. (2004). MEMS Optimization using genetic algorithms. Semiconductor Conference, (CAS 2004), (pp. 32–37), Proceedings, 2004. International.
Lisovskiy, V. A., Yakovin, S. D., & Yegorenkov, V. D. (2000). Low-pressure gas breakdown in uniform dc electric field. J. Phys. D: Appl. Phys., 33(21), 2722–2730.
Maluf, Nadim. (2002). An introduction to microelectromechanical systems engineering. Measurement Science and Technology, 13(2), 229.
Mendoza-Acevedo, Salvador, Reyes-Barranca, Mario Alfredo, Vázquez-Acosta, Edgar Norman, Moreno-Cadenas, José Antonio, & González-Vidal, José Luis. (2012). Release Optimization of Suspended Membranes in MEMS. InTechOpen.
Napieralski, A., Napieralska, M., Szermer, M., & Maj, C. (2012). The evolution of MEMS and modeling methodologies. International Journal for computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 31, 1458–1469.
Powell, M. J. D. (1994). A direct search optimization method that models the objective and constraint functions by linear interpolation in Advances in Optimization and Numerical Analysis. Kluwer Academic: Dordrecht, 51–67.
Sang-Won, Park Chris D. McCoy, Mehr, Alexander, Kuypers, Jan H. & Pisano, Albert P.. (2008). Design Optimization of a MEMS Magneto-Static Linear Actuator. IMAC-XXVI: Conference & Exposition on Structural Dynamics.
Teslyuk, V., Melnyk, M., & Kernytskyy, A., & Matviichyk, K., & Denysyuk, P., (2015). Modeling and Analysis of Three-Dimensional Design of the Mixer Considering Production Technology. Proceeding of the ХIth International Conference Perspective Technologies and Methods in MEMS Design. (MEMSTECH'2015), (pp, 42–44). Polyana, Lviv, Ukraine.
Опубліковано
2019-02-28
Як цитувати
Narushynska, O. O., Teslyuk, V. M., & Uhryn, L. E. (2019). Оптимізація конструкції давача тиску ємнісного типу. Науковий вісник НЛТУ України, 29(1), 98-101. https://doi.org/10.15421/40290121
Розділ
Технологія та устаткування

Найбільш читаємі статті цього автора (авторів)