Электростатический датчик силы
Из теории построения приборов с обратной связью известно, что наибольшее влияние на точностные параметры ММГ оказывают характеристики ДС. Поэтому при создании микромеханических приборов необходимо учитывать следующие особенности электростатических ДС: чрезвычайная малая величина воспроизводимой силы, нелинейная зависимость между силой и приложенным напряжением, нелинейность функции преобразования, зависящая от глубины модуляции емкостного зазора. Кроме того, использование таких ДС предъявляет жесткие требования по стабильности опорного напряжения и повышенные требования к электронной части ММГ вследствие того, что при малых размерах ДС их ёмкость сопоставима с переходными ёмкостями и ёмкостью проводников Отмеченные обстоятельства оказывают негативное влияние на характеристики ММГ и приводят к поиску новых решений в рамках технологий микромеханики.
С этой точки зрения представляет интерес анализ и сравнение силовых характеристик некоторых типов ДС с подвижной центральной пластиной, реализация которых возможна в рамках технологий микромеханики. Кроме того, был произведён поиск ДС, наиболее подходящих для реализации автоколебательных режимов. В результате проведённых исследований автором работы было выделено две новые микромеханические схемы таких ДС: электромагнитный и магнитоэлектрический ДС, а также проведено их сравнение с электростатическим ДС. На сегодняшний день при проектировании ММГ предпочтение отдаётся электростатическим ДС. В основу их функционирования положен эффект возникновения между двумя пластинами конденсатора силы, равной
,(3.5)
Для устранения квадратичной зависимости между F и U применяют дифференциальные электростатические ДС, в которых на пластины конденсатора подаются разные напряжения, например, на неподвижные ± Е, а на подвижную - напряжение U. В этом случае на подвижную пластину действует разность сил DF, равная
, (3.6)
Электростатические ДС могут быть использованы в случае, если отношение 
(m - масса подвижной пластины) составляет величину не менее 3×109 кг/Ф Предельное значение диапазона измерения, может быть определено из-за анализа условия равновесия измеряемой и компенсирующей электростатической сил
(3.7)
Анализ соотношений (3.5)…(3.7) показывает, что метрологические характеристики электростатических ДС существенным образом зависят от неравенства опорных напряжений на неподвижных обкладках, различий начальных ёмкостных зазоров и глубины модуляции зазора. С учетом того, что напряжения ± Е могут различаться на величину 
, начальные ёмкостные зазоры h на величину 
, а глубина модуляции зазора составляет величину 
, функция преобразования электростатического ДС может быть записана как:
(3.8)
Если разложить знаменатели в ряд и пренебречь величинами второго порядка малости, то последнее соотношение может быть представлено как
(3.9)
В (3.9) второй член сомножителя определяет влияние различия плеч дифференциального ДС на нулевой сигнал, а третий - на коэффициент преобразования ММГ Перейти на страницу: 1 2 3 4 5
Другое по теме:
Разработка системы учёта посещений Широкое внедрение вычислительной техники во все отрасли народного хозяйства в значительной степени определяет прогресс общественного производства. В свою очередь интенсивное расширение сферы применения ЭВМ заставляет специалистов в различных обл ...