Моделювання електромеханічних характеристик п’єзорезонансних сенсорів надлишкового тиску з мембранним керуванням міжелектродним зазором п’єзоелемента
Abstract
У роботі розглядаються питання підвищення точності моделювання перспективних п’єзорезонансних сенсорів надлишкового тиску з мембранним керуванням міжелектродним зазором п’єзоелемента. Проведений порівняльний аналіз характеристик пружних мембранних елементів, виготовлених зі сплавів двох різних типів, які розраховані за існуючими методами для плоских і гофрованих мембран, та отриманих шляхом імітаційного моделювання в системі COMSOL Multiphysics. Показано, що існуючі аналітичні методи розрахунку мембранних елементів носять наближений характер і дозволяють отримати тільки достатньо грубі оцінки, оскільки не враховують усі конструктивні особливості пружних елементів та адаптовані під експериментальні конструкції сенсорів з конкретною геометрією. Розроблена тривимірна модель сенсора надлишкового тиску для медичних застосувань дозволяє істотно підвищити точність розрахунків характеристик напружено-деформованого стану елементів при їхніх мікропереміщеннях, зняти обмеження на конструктивні особливості мембрани та способи її кріплення, суттєво скоротити терміни й витрати на розробку вимірювальних перетворювачів. Отримані результати надають широкі можливості щодо оптимізації конструкції сенсора, підвищення його точностних характеристик та зменшення на нього впливів дестабілізуючих факторів зовнішнього середовища.
Keywords
