МЭМС-технологии: теория и практика

Micromechanical sensors design method based on system-level modeling

[Методика проектирования микромеханического датчика на основе комплексной системной модели]

A. T. Tulaev, A. V. Styazhkina, A. S. Kozlov, Ya. V. Belyaev

CSRI Elektropribor, St. Petersburg

Аннотация: Предложена методика проектирования микромеханических инерциальных датчиков компенсационного типа, в контуре управления которых применен дельта-сигма модулятор. Разработка таких датчиков требует современных методов проектирования, включающих моделирование на системном уровне, уточнение модели по результатам конечно-элементного моделирования и моделирования отдельных блоков контура управления на схемотехническом уровне, а также реализацию цифрового двойника по результатам экспериментального исследования образцов. Такой комплексный подход к проектированию обусловлен высокими требованиями к характеристикам датчика (как в части динамического диапазона, так и в части точностных характеристик), необходимостью учета различных физик для описания процессов, необходимостью оценки влияния внешних воздействующих факторов, невозможностью проведения быстрого макетирования, необходимостью учета влияния на характеристики датчика параметров технологического процесса и др. В связи с этим в статье предложена комплексная методика проектирования микромеханических датчиков на основе системной модели. Приведены результаты экспериментального исследования датчика компенсационного типа с применением предложенной методики.

Ключевые слова: микромеханический датчик, МЭМС, дельта-сигма модулятор, системная модель, цифровой двойник.

УДК: 531.383

Поступила в редакцию: 26.05.2021

Язык публикации: английский

DOI: 10.18721/JCSTCS.14206