دانلود ترجمه مقاله طراحی شتاب سنج MEMS پیزومقاومتی برای سیستم تشخیص پزشکی

1. مقدمه 2. زمینه نظری در اثرات پیزومقاومتی 3. سیستم تشخیصی لرزش پاتولوژیک پیشنهادی 4. پیکربندی طراحی شتاب سنج MEMS و کار آن 5: تجزیه و تحلیل وابسته به زمان 6. تجزیه و تحلیل حساسیت 7. نتیجه گیری

چکیده – این مقاله طراحی و شبیه سازی مبتنی بر روش المان محدودِ (FEM) سیستم های میکرو الکترومکانیکیِ (MEMS) شتاب‌سنج پیزومقاومتی (تغییر مقاومت الکتریکی با اعمال فشار مکانیکی) را که مورد استفاده در یک سیستم تشخیصی پزشکی است، گزارش می دهد. یک توده مربعی حجم ثابت با چهار انحنا و خمیدگی در این طرح استفاده شده است. در اینجا، سیلیکون تک کریستالی P-فعال (نوع P) به عنوان هشت پیزومقاومت کاشته شده در چهارگوشه برای سنجش حداکثر تنش استفاده می شود؛ و آنها در قالب یک پل وتستون که هر بازو شامل دو پیزومقاومت است متصل می شوند. در واقع، در اینجا دو پیکربندی مختلف هندسی اما با مواد مشابه با استفاده از ابزار مبتنی بر FEM برای محدوده دینامیکی 2g(±) طراحی و شبیه سازی شده است. برای اطمینان از ویژگی های عملکرد بهتر، تجزیه و تحلیل های مختلف برای هر دو پیکره بندی انجام می شود. معلوم می شود پیکربندی 1 عملکرد بهتر با توجه به قابلیت تحمل بار، تجزیه و تحلیل مقدار Eigen، مشخصه پاسخ بهتر، و حساسیت متقابل محوری کم دارد. علاوه بر این، طرح اندازه گیری با پل وتستون تطابق یافت، که عملکرد بهتری را نتیجه می دهد چراکه مقدار آفست تقریبا همیشه خنثی است. مقدمه: شتاب سنج های MEMS میکرومکانیکی کاربرد خود را در یک سیستم نظارت بر لرزش ساده تا یک سیستم ناوبری اینرسیایی پیچیده پیدا کرده اند. تقاضا برای شتاب سنج های میکرومکانیکی کم هزینه، وضوح بالا، و با حساسیت بالا به خاطر نیاز در زمینه های مختلف در حال افزایش است. فاکتور عملکردی شتاب سنج MEMS به چندین جنبه طراحی هندسی، مکانیزم سنجش، محدودیت مقیاس بندی، مدارهای الکترونیکی مرتبط، و جنبه های ساخت بستگی دارد. مکانیسم های انتقال مختلفی مانند خازنی، پیزوالکتریک، و پیزومقاومتی وجود دارند. اندازه گیری های مبتنی بر استرس و فشار به طور کلی از پیزومقاومت و پیزوالکتریک استفاده می کنند در حالی که اندازه گیری های مبتنی بر جابجایی معمولا از خازنی استفاده می کنند. در میان بسیاری از گزینه های فن آوری های موجود، مزایای استفاده از انواع پیزومقاومت ها این است که آنها یک پاسخ DC دارند، آنها مدارهای ساده دارند و حساسیت بالا و قابلیت اطمینان بالایی دارند. آنها از اصول ساده انتقال و میکروساختاری در مقایسه با انواع دیگر استفاده می کنند.

This paper reports the design and simulation of finite element method (FEM)-based micro-electro-mechanical-systems (MEMS) piezoresistive accelerometer used in a strapdown medical diagnostic system. A square proofmass with four flexures is used in this design. Here, p-doped single-crystal silicon are used as eight piezoresistors implanted on the flexures for sensing the maximum stress; and they are connected in the form of a wheatstone bridge with each arm containing two piezoresistors. Basically, here two different geometric configuration but of same material have been designed and simulated using FEM-based tool for dynamic range (±)2g. To assure better performance characteristics, different analysis for both the configurations are done. Configuration 1 is found to have better performance with respect to load withstanding capability, eigen value analysis, better response characteristic, and low cross-axis sensitivity. Furthermore, the measurement scheme adopted is the wheatstone bridge, which gives better performance as offset is almost nullified. Introduction: Micromachined MEMS accelerometers find its application from a simple vibration monitoring system to a complex inertial navigation system. Demand for lowcost, high-resolution, and high-sensitivity micromachined accelerometers have been increasing to cater to the need in various fields. The performance factors of MEMS accelerometers depend on several aspects of geometric design, device sensing mechanism, scaling limitations, associated electronic circuits, and fabrication aspects. There are different transduction mechanisms like capacitive, piezoelectric, and piezoresistive [1]. Stress-based measurement generally use piezoresistive and piezoelectric whereas displacement-based measurements usually use capacitive. Among the many technological alternatives available, the advantages of piezoresistive types are that they have a DC response, they have simple read-out circuits and are capable of high sensitivity and reliability. They utilize simple principle of transduction and microfabrication as compared to other types.