高信号噪声比事件驱动的MEMS运动传感器运动传感器
Mohammad Mousavi1, Mohammad Alzgool1, Benyamin Davaji2
1Mechanical Engineering, Binghamton University, 4400 Vestal Parkway East, Binghamton, NY, 13902, USA.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|November 2, 2023
概括
这项研究增强了微电子机械系统 (MEMS) 的 triboelectric 振动传感器,使用曲的隔膜和边缘约束. 这些创新显著提高了传感器输出和信号质量,用于事件驱动的运动检测.
科学领域:
- 微/纳米工程 微/纳米工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 三电传感器,通常是中等尺度的,在小型化时,由于电极间隙受到限制,会面临输出限制.
- 现有的微电子机械系统 (MEMS) 三电传感器需要显著的振动力来启动接触并产生信号.
研究的目的:
- 为了提高MEMS triboelectric振动传感器在接触分离模式下工作的性能.
- 调查小型传感器中增加位移,输出电压和信号噪声比的新型设计.
主要方法:
- 带有边缘约束的扭曲MEMS隔膜的实验和分析调查.
- 分析圆顶形结构和边界摩擦对电荷产生和输出电压的影响.
- 机械性能的表征,包括非线性,灵敏度和信号噪声比.
主要成果:
- 与标准设计相比,扭曲的隔膜设计实现了数量级更大的位移,电压和信号噪声比率.
- 边缘限制在运动过程中促进摩擦,增强充电生成,并使低振动水平的操作成为可能.
- 该设备的灵敏度为250mV/g,响应时的信号噪声比为32dB.
结论:
- 扭曲的隔膜和边缘约束的组合显著提高了MEMS triboelectric振动传感器的性能.
- 开发的传感器具有高度灵敏度,适用于以简化电路为基础的事件驱动运动传感,因为无需信号调节.
