Investigation of the Influence of Inertial Mass Suspension Structure of Glass Micromechanical Accelerometer on its Properties
DOI:
https://doi.org/10.17072/1993-0550-2025-1-41-51Keywords:
accelerometer, MEMS, sensing element, radiation-resistant glass, inertial mass, modeling, finite element modelAbstract
The paper deals with a promising MEMS accelerometer made of radiation-resistant glass using the technology of pulling from glass rods and tubes. An alternative structural scheme of a pendulum accelerometer with an inertial mass suspension formed from glass structures of two shapes - hexagonal and tubular - is developed. By using the finite-element modeling methods, a comparative analysis of mechanical characteristics of MEMS models with different inertial mass suspensions has been performed, namely, for both models stresses and deformations at accelerations in the range up to 50g have been calculated. The calculation of natural frequencies was also performed. The analysis of the obtained results demonstrated that both schemes have close values of these characteristics, but a detailed consideration of the stress distribution in the suspension structures allows us to conclude that the hexagonal structure is more resistant to failure. The possible sensitivity of the sensor for two variants of the inertial mass suspension is also evaluated. It is proved that in both cases at accelerations up to 50g the capacitive sensor has a sufficient range of capacitance variation for acceleration registration.References
Микромеханические приборы: учеб. пособие / В.Я. Распопов. Тул. Гос. университет. Тула, 2002. 392 с.
Датчики, приборы и системы авиакосмического приборостроения в условиях тепловых воздействий / В.Э. Джашитов, В.М. Панкратов / под ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова, СПб: ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор". 2005. 402 с. ISBN: 5-900780-57-0 EDN: QNSEZN.
Кочурина Е.С., Анчутин С.А., Калугин В.В. и др. Разработка чувствительного элеvента микромеханического акселерометра // Известия вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 1. С. 59–67. 10.24151/1561-5405- 2022-27-1-59-67. DOI: 10.24151/1561-5405-2022-27-1-59-67 EDN: JPSKAX.
Костенко В.Д., Барулина М.А. К вопросу использования радиостойкого стекла для изготовления микромеханического акселерометра: в сб. Международный семинар "Навигация и управление движением" (NMC 2023) / под ред. В.Г. Пешехонова, академика РАН, и члена-корреспондента РАН О.А. Степанова, проф. / АО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор", Санкт-Петербург, Россия, 2023. С. 21–24. EDN: GWBGBI.
Костенко В.Д., Барулина М.А., Щербаков А.В. Перспективы использования стеклянных микромеханических акселерометров для космических спутников / RusNanoSat-2023: сб. тезисов докладов пятого российского симпозиума по наноспутникам с международным участием. Самара, 06–08 сентября 2023 г. Самара: Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С.П. Короле-ва, 2023. С. 132–134. EDN: GNOZHJ.
ГОСТ 23718-2014. Межгосударственный стандарт. Самолеты и вертолеты пассажирские и транспортные. Допустимые уровни вибрации в салонах и кабинах экипажа и методы измерения вибрации. Взамен ГОСТ 2371-93. Введ. 2015-01-01. М.: Стандартинформ 2019. С. 20.
Безмозгий И.М., Софинский А.Н., Чернягин А.Г. Моделирование в задачах вибропрочности конструкций ракетно-космической техники // Космическая техника и технологии. 2014. № 3 (6). С. 71–80. EDN: TEMDRT.
Paing S.T., Kalugin V.V., Kochurina E.S. Modeling and optimization of MEMS comb type capacitive acceleration sensor. Proc. Univ. Electronics. 2023. Vol. 28, № 4. P. 452–460. DOI: 10.24151/1561-5405-2023-28-4-452-460 EDN: LWHTER.
Топильский В.Б. Микроэлектронные измерительные преобразователи: учеб. пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. 493 с. ISBN: 978-5-9963-0635-0 EDN: QMXKKX.
Тажибаев К.Т. Определение остаточных и действующих напряжений поляризационно-акустическим методом / К.Т. Тажибаев, Д.К. Тажибаев, М.С. Акматалиева // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2018. № 4. С. 134–139. EDN: XNKDQD.
Биргер И.А. Остаточные напряжения. М.: 1963.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Марина Александровна Барулина, Алексей Викторович Голиков, Елена Владимировна Панкратова, Ольга Викторовна Маркелова

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Articles are published under license Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
