• 대한기계학회논문집A
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• 제36권7호
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• pp.777-787
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• 2012

본 논문에서는 여러 가지 충격하에서 압저항 고충격 미소가속도계의 과도 출력전압의 계산시 발생하는 방대한 계산 시간 문제를 모드중첩법 및 최소자승법을 이용하여 압저항 미소가속도계의 실시간 출력전압 계산이 가능하도록 효율적인 출력전압 과도해석 방법을 제안한다. 우선 정적 압저항-구조 해석을 통하여 미소가속도계의 변위와 출력전압을 계산하고 출력전압을 특정 위치의 변위에 관한 2차 다항식으로 근사화하여 그 회귀계수를 최소자승법을 통하여 결정한다. 이후에 모드중첩법을 통하여 여러 방향의 고충격하에서 미소가속도계의 과도 변위응답을 계산하고, 이 변위응답을 변위로 표현되는 출력전압 근사식에 대입하여 과도 출력전압을 예측한다. 100,000 G 고충격파, 사인파, 계단파 및 사각파 등의 여러 가지 고충격 입력에 대한 압저항 미소가속도계의 수치예제를 통하여 제안한 방법의 정확성 및 효율성을 검증하였다.

• 동력기계공학회지
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• 제5권1호
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• pp.73-79
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• 2001

정전기력을 이용하는 마이크로가속도계 센서는 단결성 실리콘 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼의 기판에 절전재료 적층과 등방성 및 이방성 부식공정으로 제작한다. 마이크로가속도 센서 개발에는 3차원 미소구조체의 제작공정에서 가열 및 냉각공정의 온도구배로 야기되는 포핑업과 같은 열변형 해석이 최적 형상설계에 중요한 요건이다. 본 연구에서는 양자역학적 현상인 턴널링전류 원리로 승용차 에어백의 검침부 역할을 하는 마이크로가속도 센서의 제조공정에서 소착현상을 방지하는 부가 비임과 턴널갭의 FIB 절단가공과 백금 적층공정의 열적 거동을 해석한다. 마이크로머시닝 공정에서 온도의존성을 고려하여 연성해석하고 유한요소법의 상용코드인 MARC K6.1로 분석한 결과를 단결정 실리콘 웨이퍼로 가공하는 마이크로가속도 센서의 최적공정 및 형상설계를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제25권3호
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• pp.631-635
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• 2001

The major problems associated with the manufacturing processes of the microaccelerometer based on the tunneling current concept is the residual stress. This paper deals with finite element analysis of residual stress causing pop up phenomenon which are induced in micromachining processes for a microaccelerometers sensor using silicon on insulator(SOI) wafer. After heating the tunnel gap up to $100^{\circ}C$and get it through cooling process and the additional beam up to $80^{\circ}C$get it through the cooling process. We learn the residual stress of each shape and compare the results with each other, after heating the tunnel gap up to $400^{\circ}Cduring$ the Pt deposition process. The equivalent stresses produced during the heating process of focused ion beam(FIB) cut was also to be about $0.02~0.25Pa/^{\circ}C$and cooling process the gradient of residual stresses of about $8.4\{times}10^2Pa/{\mu}m$ still at cantilever beam and connected part of paddle. We want to seek after the real cause of this pop up phenomenon and diminish this by change manufacturing processes of microaccelerometer sensors.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제26권4호
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• pp.271-274
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• 2013

경사계 센서는 여러분야에서 널리 적용되고 있는 센서 중의 하나이다. 특히 건축분야에서는 초고층 건물의 수직도와 수평도를 계측하고 모니터링하는데 적용되어 왔다. 최근 미소전기기계 시스템(MEMS: Micro Electro-Mechanical System)기술의 발달로 인해 많은 센서들이 개발되었다. 본 논문에서 논하고자 하는 MEMS형 경사계는 MEMS형 가속도계를 기반으로 한다. 정지한 상태에서 가속도계로 계측되는 정적 가속도와 중력가속도 사이의 관계를 이용하면 센서에 발생하는 경사를 계측할 수 있기 때문이다. 이러한 원리 때문에 좀 더 정확하고 이점을 갖는 경사계가 개발되었다. 보 실험을 통하여서 레이저 변위계와의 차이를 검증하였다. 실험결과 무선 MEMS형 경사계 센서 시스템은 높은 정확도, 안정성, 장기모니터링에 대한 경제성을 갖는 유용한 시스템임을 확인할 수 있었다. 결론적으로 무선 MEMS형 경사계 센서 시스템은 건축분야에서 그리고 다른 여러 산업분야에서 정확하고 편리한 모니터링 시스템으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제14권1호
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• pp.132-138
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• 2011

A micromachined silicon accelerometer capable of surviving and detecting very high accelerations(up to 200,000 times the gravitational acceleration) is necessary for a high impact accelerometer for earth-penetration weapons applications. We adopted as a reference model a piezoresistive type silicon micromachined high-shock accelerometer with a bonded hinge structure and performed structural analyses such as stress, modal, and transient dynamic responses and sensor sensitivity simulation for the selected device using piezoresistive-structural coupled-field analysis. In addition, structural optimization was introduced to improve the performances of the accelerometer against the initial design of the reference model. The design objective here was to maximize the sensor sensitivity subject to a set of design constraints on the impact endurance of the structure, dynamic characteristics, the fundamental frequency and the transverse sensitivities by changing the dimensions of the width, sensing beams, and hinges which have significant effects on the performances. Through the optimization, we could increase the sensor sensitivity by more than 70% from the initial value of $0.267{\mu}V/G$ satisfying all the imposed design constraints. The suggested simulation and optimization have been proved very successful to design high impact microaccelerometers and therefore can be easily applied to develop and improve other piezoresistive type sensors and actuators.

• 센서학회지
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• 제13권6호
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• pp.430-435
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• 2004

The resolution of the accelerometer, fabricated with MEMS technology is mainly affected by mechanical and electrical noise. To reduce mechanical noise, we have to increase mass of the structure part and quality factor related with the degree of vacuum packaging. On the other hand, to increase mass of the structure part, the thickness of the structure must be increased and ICP-RIE is used to fabricate the high aspect ratio structure. At this time, footing effect make the sensitivity of the accelerometer decreasing. This paper presents a hybrid SOG(Silicon On Glass) Process to fabricate a lateral silicon accelerometer with differential capacitance sensing scheme which has been designed and simulated. Using hybrid SOG Process, we could make it a real to increase the structural thickness and to prevent the footing effect by deposition of metal layer at the bottom of the structure. Moreover, we bonded glass wafer to structure wafer anodically, so we could realize the vacuum packaging at wafer level. Through this way, we could have an idea of controlling of quality factor.

• 센서학회지
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• 제21권2호
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• pp.114-120
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• 2012

This paper describes the design, fabrication and testing of a micromachined resonant accelerometer consisting of a symmetrical pair of proof masses and double-ended tuning fork(DETF) oscillators. Under the external acceleration along the input axis, the proof mass applies forces to the oscillators, which causes a change in their resonant frequency. This frequency change is measured to indicate the applied acceleration. Pivot anchor and leverage mechanisms are adopted in the accelerometer to generate larger force from a proof mass under certain acceleration, which enables increasing its scale factor. Finite element method analyses have been conducted to design the accelerometer and a silicon on insulator(SOI) wafer with a substrate glass wafer was used for fabricating it. The fabricated accelerometer has a scale factor of 188 Hz/g, which is shown to be in agreement with analysis results.

• 대한공간정보학회지
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• 제19권3호
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• pp.115-125
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• 2011

최근 이슈가 되어온 스마트폰에는 고해상도 카메라, Assisted GPS, 가속도계, 자이로스코프, 그리고 자기 계측 센서와 같이 측량에 직접 이용할 수 있는 다양한 센서들이 탑재되어 있다. 본 연구는 고해상도 영상을 제공하는 스마트폰 카메라를 검정하고 그 정확도를 평가함으로써, 사진측량에 스마트폰 영상의 활용 가능성을 제시하는데 그 목적을 둔다. 먼저, 스마트폰 카메라의 정확도 평가에 앞서 각 카메라의 렌즈 왜곡을 보정하기 위한 카메라 검정이 이루어졌고, 이 과정에서 광속조정에 의해 계산된 영상 좌표 및 대상물 좌표의 정확도를 분석하였다. 또한, 3차원 위치 결정에 있어 렌즈 왜곡 계수의 고려 유무에 따른 결과 분석이 이루어졌고, 최종적으로 측량용 카메라에 대한 스마트폰 카메라의 상대 정확도를 평가하였다. 그 결과, 스마트폰 카메라의 왜곡 보정에 있어 고차항의 방사 왜곡 계수도 고려되어야 하며, 측량용 카메라에 의한 결과와 미소한 차이를 나타내어 사진측량에 스마트폰 영상의 활용 가능성이 클 것으로 기대된다.