Miniaturization, low cost and high performance of accelerometers have been the topic of extensive research. Many researches have been developed in micromachined accelerometers. The micromachined convective accelerometer is a recent research product.
Typical micromachined accelerometers measure an acceleration by using a solid proof mass. However the micromachined convective accelerometer measures an acceleration by using a gas without a solid proof mass. So, beside the accelerometers using solid proof mass it has different characteristics. It has higher shock resistance and more simple shape than others. But it has disadvantages. Because it uses a gas, it has high power consumption and narrow bandwidth.
This research focuses on improving of a convective accelerometer's disadvantage, especially narrow bandwidth. Based on numerical thermal transient analysis of a dual axis micromachined convective accelerometer model applied a sinusoidal acceleration, a typical convective accelerometer is analyzed first. From characteristics of a typical convective accelerometer, we propose a new model that has a better performance.
Several design variables that affect the performance of accelerometer was considered. By using a parametric design, we represent the new model and its design values for better performance.
미세 공정 기술을 이용하여 제작할 수 있는 초소형 가속도계의 제작비용 절감, 성능 향상에 관한 연구가 그 동안 많이 수행되어 왔으며 현재는 여러 제품이 개발, 시판되고 있다. 그 중 열 대류 방식 가속도 센서는 다른 가속도 센서에 비해 비교적 최근에 개발되었다.
기존의 초소형 가속도 센서는 고체의 질량체를 이용하여 가속도를 검출하였다. 하지만 이에 반해 열 대류 방식 가속도 센서는 고체 질량체가 아닌 기체의 자연 대류 열전달 현상을 이용하여 가속도를 검출하며 그로 인해 기존의 센서와는 다른 출력 특성을 가지고 있다. 열 대류 방식의 가속도 센서는 기존의 가속도 센서와 비교할 때 높은 내충격량과 단순한 내부 형태와 같은 장점을 가지고 있는 반면 기체의 열전달 현상을 이용함에 따른 좁은 대역폭과 전류 소모가 크다는 단점 또한 가지고 있다.
본 논문에서는 열 대류 방식 가속도 센서가 가진 단점을 개선하는데 연구의 중점을 두었으며 그 중에서도 좁은 대역폭을 개선하는데 연구의 목표를 두었다. 가속도 센서의 작동을 모사하기 위해 가속도의 영향을 받는 열 대류 방식 가속도 센서의 자연대류 현상의 수치적인 해석을 수행하였다. 본 논문에서는 위의 수치적인 해석결과를 바탕으로 하여 기존 열 대류 방식 가속도 센서의 출력 특성을 파악하고 좁은 대역폭을 증가시킬 수 있는 새로운 모델을 제안한다.
