Способ определения резонансной частоты упругого элемента полупроводникового интегрального преобразователя Советский патент 1989 года по МПК G01H13/00 G01M7/00 

t

(21)42880t5/25-28

(22)21.07.87

(46) 23.10.89. Бкш. № 39

(72) В.Н.Борщёв, В.В.Пономаренко,

Ю.М.Спалек и М.Ю.Тихомиров

(53)620.178.5 (088.8)

(56) Ваганоз В.И. Интегральные тен- зопреобразователи. - М.: Энергоатом- издат, 1983, с.76-89.

Roylance L.M., Angell I.В.А Batch- Fabricated filicon Accelerometer. - , Transaktions on Electron Devices, 1979, Vol. ED-26, № 12, p.1911-1917.

(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТЫ УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ИНТЕГРАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

(57) Изобретение относится к вибрационным испытаниям по|1упроводнико- вых интегральных преобразователей. Целью изобретения является повышение точности определения резонансной частоты. При испытаниях возбуждают автоколебания упругого элемента преобразователя, воздействуя на него плавно меняющимся по давлению потоком воздуха. При установившемся процессе автоколебаний определяют резонансную частоту преобразователя по изменению выходного электрического сигнала его чувствительного элемента. Специфическое свойство автоколебательных систем находится в стой- чивом режиме колебаний с частотой, равной собственной частоте этой системы, обуславливает достижение цели изобретения. 1 ил.

(Л

Изобретение относится к вибрационным испытаниям полупроводниковых интегральных преобразователей. Целью изобретения является повышение точности определения резонансной частоты. При испытаниях возбуждают автоколебания упругого элемента преобразователя, воздействуя на него плавно меняющимся по давлению потоком воздуха. При установившемся процессе автоколебаний определяют резонансную частоту преобразователя по изменению выходного электрического сигнала его чувствительного элемента. Специфическое свойство автоколебательных систем находится в устойчивом режиме колебаний с частотой, равной собственной частоте этой системы, обуславливает достижение цели изобретения. 1 ил.

Изобретение относится к области вибрационных испытаний, а именно к способам определения резонансной частоты упругих элементов полупроводниковых интегральных преобразователей.

Цель изобретения - повьш1ение точности.

На чертеже изображена схема испытаний по предлагаемому способу.

При испытаниях по предлагаемому способу возбуждают механические колебания упругого элемента преобразователя, воздействуя на него плавно меняющимся по давлению потоком воздуха. Постепенно увеличивая давление потока воздуха, возбуждают автоколебания упругого элемента.

При установившемся процессе автоколебаний, происходящих с частотой равной резонансной частоте упругого элемента преобразователя, определяют данную частоту по изменению выходного электрического сигнала чувствительного элемента.

Достижение цели изобретения обуславливается специфическим свойством автоколебательных систем - находиться в установившемся автоколебательном режиме с частотой, равной собственной частоте упругого элемента этой системы.

Пример. Испытывалась партия пластин 1 с кремниевыми интегральными преобразователями, предназначенСП

Од

со со

ными для измерения низкочастотных вибрационных ускорений. Упругий элемент 2 преобразователя представляет собой монолитную конструкцию в виде балки с кремниевой инерционной массой на конце. Инерционная масса и деформируемая область упругого элемента 2 сформированы химическим анизотропным травлением с обеих сторон кремниевой пластины КЭФ 1 толщиной 400 мкм. За счет -растравливания углов, при использовании квадратной топологии маскирующих элементов, после травления кремния на глубину 370 мкм, инерционные массы изготовлены в форме 12-гранных усеченных пирамид. Сквозные П-образные вырезы 3 сформированы травлением с противоположной стороны пластины. Мостовая измерительная схема преобразователя состоит из четырех, соединенных токо проводящими дорожками 4, диффузионных тензорезистивных чувствительных элементов, расположенных в деформируемой области упругого элемента 2 с толщиной 30 мкм.

В соответствии с приближенным расчетом для получения при изготовлении преобразователей, значение резонансных частот находится в диапазоне 1,1-2,3 кГц. Пластину 1 с кремниевыми интегральными преобразователями устанавливали на специально разработанном для зондовой установки Зонд А4М столике 5, содержащем отверстия б для фррмирования воздушного потока через П-образные вырезы и отверстия 7 для закрепления пластины на столике вакуумом. Затем потоком

Редактор Е.Папп

Составитель Д.Данилов

Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

5

0

5

0

5

0

воздуха воэбуткдалнсь колебания упругого элемента 2. Опуская зонды на токопроводящие дорожки 4 в подавая напряжение питания на измерительную схему, измерили значение выходного сигнала частоты и амплитуды колебаний упругого элемента при минимальной подаче воздушного потока. Плавно увеличивая поток воздуха через П-образные вырезы 3, контролировали постоянный уровень выходного сигнала, частоту и амплитуду переменной составляющей выходного сигнала. При установившемся процессе, когда частота колебаний не зависит от увеличения амплитуды колебаний, зафиксировали значение частоты, являющейся резонансной для упругого элемента данного преобразователя.

Формула изобретения

Способ определения резонансной частоты упругого элемента полупроводникового интегрального преобразователя, по которому возбуждают механические колебания упругого элемента преобразователя и определяют резонансную частоту по изменению выходного электрического сигнала чувствительного элемента, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности, возбуждение механических колебаний осуществляют путем воздействия на упругий элемент преобразователя плавно меняющегося по давлению потока воздуха, а резонансную частоту упругого элемента преобразователя определяют при установившемся процессе его автоколебаний.