• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제18권2호
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• pp.78-88
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• 2017

Cantilever beam MEMS piezoelectric accelerometers are the simplest and most widely used accelerometer structure. This paper discusses the design of a piezoelectric accelerometer exclusively for SHM applications. While such accelerometers need to operate at a lower frequency range, they also need to possess high sensitivity and low noise floor. The availability of a simple model for deflection, charge, and voltage sensitivities will make the accelerometer design procedure less cumbersome. However, a review of the open literature suggests that such a model has not yet been proposed. In addition, previous works either depended on FEM analysis or only reported on the fabrication and characterization of piezoelectric accelerometers. Hence, this paper presents, for the first time, a simple analytical model developed for the deflection, induced voltage, and charge sensitivity of a cantilever beam piezoelectric accelerometer.The model is then verified using FEM analysis for a range of different cases. Further, the model was validated by comparing the induced voltages of an accelerometer estimated using this model with experimental voltages measured in the accelerometer after fabrication. Subsequently, the design of an accelerometer is demonstrated for SHM applications using the analytical model developed in this work. The designed accelerometer has 60 mV/g voltage sensitivity and 2.4 pC/g charge sensitivity, which are relatively high values compared to those of the piezoresistive and capacitive accelerometers for SHM applications reported earlier.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1381-1384
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• 2005

In these days, the piezoresistive material has been applied to various sensors in order to measure the change of physical quantities. But the relationship between the sensitivity of a sensor and the position and size of piezoresistor has rarely been studied. Therefore, this paper was focused on the distribution of the resistance change ratio on the diaphragm and bridge surface where piezoresistor would be formed, and proposed the proper size and position of piezoresistor with which the sensitivity of sensor was increased. As the width of mass and boss was increased, the distance between piezoresistors was closed and the maximum value of resistance change ratio was decreased by the increase of the structure stiffness. And according to the increment of seismic mass size, the value of resistance change ratio is decreased by increase of the structure stiffness. Y directional piezoresistor is formed in the position of $100\mu{m}\;apart\;from\;cantilever\;edge\;and\;length\;of\;that\;is\;800\mu{m}$.

• 센서학회지
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• 제10권3호
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• pp.173-179
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• 2001

현재 사용되어지는 반도체형 압력센서에는 압저항형과 용량형이 있다. 특히 반도체 마이크로 압력센서는 크기도 작고 신호처리회로를 동일칩 위에 집적화 할 수 있어 많은 관심을 모아왔다. 그러나 이러한 형태의 센서들은 제조공정이 복잡해서 생산성이 낮다. 기존의 센서들이 가지는 단점들을 극복하기 위해 새로운 형태의 FET형 압력센서(PSFET : pressure sensitive field effect transistor)를 제안하고 그 동작특성을 조사하였다. 압력 감지 물질은 PZT(Pb(Zr,Ti)$O_3$)를 사용하였다. RF 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 MOSFET의 게이트 절연막 위에 PZT 압전 박막을 증착하였다. PZT의 안정적 상태인 perovskite 구조를 형성하기 위하여 PbO 분위기에서 열처리하는 기법을 도입하였다. 제작된 PSFET의 감도는 0.38 mV/mmHg이다.

• 감성과학
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• 제24권2호
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• pp.49-56
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• 2021

본 연구의 목적은 생체 신호 측정 압력 및 인장 직물 센서의 전극을 자수 공정을 이용하여 제작할 때 전도사의 필요 물성을 파악하는 것이다. 스마트 웨어러블 제품의 전극을 전도사를 이용한 자수 공정을 통해 전극 및 회로 등을 제작하면 불필요한 재료 손실이 없고 복잡한 전극 모양이나 회로 디자인을 컴퓨터 자수기를 이용하여 추가 공정 없이 제작할 수 있다. 하지만 보통의 전도사는 자수 공정 내의 부하를 못 이기고 사절 현상이 발생하기에 본 연구에서는 silver coated multifilament yarn 3종류의 기계적 물성인 S-S curve, 두께, 꼬임 구조 등을 분석하고 동시에 자수기의 실의 부하를 측정하여 자수 공정 내 전도사의 필요 물성을 분석하였다. 실제 샘플 제작에서 S-S curve의 측정 결과가 가장 낮은 silver coated polyamide/polyester가 아닌 silver coated multifilament의 사절이 발생하였으며 그 차이는 실의 꼬임 구조와 사절이 일어난 부분을 관찰한 결과 수직으로 반복적인 부하가 일어나는 자수 공정에서 꼬임이 풀리면서 사절이 일어나는 것을 알 수 있었다. 추가적으로 압저항 압력/인장 센서를 제작하여 생체 신호 측정용 지표인 gauge factor를 측정하였으며 스마트 웨어러블 제품의 대량 생산화에 중요한 부분인 자수 전극 제작으로의 적용 가능성을 확인하였다.