شکل۴-۱۳)تاثیر تغییرات طول تیر بر روی شکل مدهای تیر خشک و خیس در مد چهارم
۴-۳ نتایج عددی و مباحثه برای ارتعاشات اجباری با اعمال ولتاژ آنی
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))
آنچه تاکنون در این فصل مورد بررسی قرار گرفت مربوط به ارتعاشات آزاد سیستم بود و از اثر نیروی تحریک الکترواستاتیک صرفنظر شده بود. حال با در نظر گرفتن نیروی تحریک الکترواستاتیک پاسخ گذرای[۹۰] سیستم را در برابر اعمال ولتاژ آنی مورد بررسی قرار می دهیم.
لازم بذکر است داده های مربوط به جدول ۱و۲ نیز در این نتایج صادق بوده با این تفاوت که H1=H2=2µm در نظر گرفته شده است.
از آنجاییکه تحلیل دینامیکی میکروتیر ها به اعمال ولتاژ آنی به کرات در میکروسوئیچها،اپتیکالها ،دانسیته مترها ،میکروسنسورها و مورد استفاده قرار می گیرد لذا بررسی خواص سیال و ویژگیهای هندسی سیستم می توان در طراحی میکروساختارها مورد توجه قرار گیرد و تغییرات اعمالی کنترل شود.
شکل (۴-۱۴) تاثیر خواص سیال واسط بر روی پاسخ گذرای سیستم مورد ارزیابی قرار می دهد.در این شکل پاسخ دینامیکی سیستم به ازای ولتاژ ثابت ۱۰ ولت برای سیالهای مختلف مورد مقایسه قرار گرفته است..شکل (۴-۱۴-الف) نتایج سیستم را در نمودار تاریخ زمانی و شکل (۴-۱۴-ب) نتایج را در نمودار فازی به ازای ولتاژ پله ثابت نشان می دهد.دانسیته مورد استفاده در این نمودار ها بر طبق جدول (۴-۴)، در بازه ۵۵۶kg/m3تا ۱۵۸۴ kg/m3انتخاب شده است که دانسیته بسیاری از سیالهای مورد استفاده در صنعت می باشد.این شکل که پاسخ پایدار سیستم می باشد با تغییر سیالهای مختلف، متناسب با جرم افزوده بشدت پریود سیستم را تغییر می دهد.همانطور که در شکل دیده می شود با در نظر گرفتن زمان ثابت تغییراتی در تغییرمکان نوک تیر به ازای ولتاژ ثابت اتفاق می افتد که این تغییرات قوی ناشی از ضریب دی الکتریک سیال می باشد.بعبارتی می توان گفت افزایش دانسیته سیال و ضریب دی الکتریک منجر به افزایش دامنه نوسانات نوک تیر و افزایش پریود سیستم می شود.
بعنوان مثال ،گرچه دانسیته بنزن به مراتب کمتر از کربن تتراکلراید است و ضریب دی الکتریک آن فقط بمقدار ناچیزی کمتر از کربن تتراکلراید است(مطابق جدول ۴-۲) اما پریود و دامنه نوسانات نوک تیر بمقدار کمی بیشتر از کربن تتراکلراید است.
(الف)
(ب)
شکل ۴-۱۴) پاسخ گذرای تیر در تداخل با سیالهای مختلف الف)تاریخ زمانی ،ب)فازی
پاسخ میکرو تیر که تحت شرایط اولیه صفر و ولتاژ ناگهانی بکار رفته،تا زمانیکه ولتاژ تحریک پایین است، پاسخ بصورت نوسانی است اما زمانیکه تحریک از ولتاژ pull-inبالاتر رود، پاسخ غیر نوسانی خواهد شد. پاسخ های متناوب در رزوناتورها مورد استفاده قرار می گیرد و پاسخ های نامتناوب بعنوان عملگرهای دیجیتال نظیر سوییچ ها مورد استفاده قرار می گیرند.
با افزایش ولتاژپله پدیدهناپایداری[۹۱]اتفاق می افتد.بداین صورت کهبا افزایش ولتاژ پله، فاصله بین الکترود متحرک و ثابت کاهش یافته و در نهایت میکروتیر یا الکترود متحرک با الکترود ثابت برخورد کرده و ناپایداری رخ می دهد.
شکل (۴-۱۵) تاثیر سیالهای مختلف را بر روی زمان و ولتاژ ناپایداری نشان می دهدلذا با انتخاب سیال مناسب می توان زمان و ولتاز ناپایداری را که پارامتری بسیار مهم در طراحی میکروسوئیچ ها است کنترل کرد.
(الف)
(ب)
شکل۴-۱۵) پدیده pull-in برای تیر در تداخل با سیالهای مختلف الف)نمودار تاریخ زمانی ،ب)فازی
چگالی سیال و ضریب دی الکتریک دو پارامتر مهم در انتخاب نوع سیال برای بررسی ناپایداری سیستم ارتعاشی می باشند.برای اینکه بوضوح تاثیر ضریب دی الکتریک را در پاسخ گذرای سیستم مشاهده کنیم از شکل (۴-۱۶) استفاده می کنیم. در این شکل چند سیال را بصورت رندم انتخاب کرده ایم که دانسیته آنها در بازه (۰-۱۵۸۶)استو ولتاژ pull-in یا ناپایداری را به ازای سیالهای مختلف بدست آوردیم.لذا با توجه به داده های جدول (۴-۴) می توان نتیجه گیری کرد که ضریب دی الکتریک سیال بیشتر از دانسیته سیال بر ولتاژ pull-in سیستم تاثیر میگذارد.
شکل ۴-۱۶)مقایسه سیالهای مختلف بر روی ولتاژ pull-in
