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Bestimmung des Einflusses der geometrischen Entwurfsparameter und der Temperaturen auf die Entwurfskennwerte von Si-Druckmeßplatten

Socec, Ioan Alexandru (2001):
Bestimmung des Einflusses der geometrischen Entwurfsparameter und der Temperaturen auf die Entwurfskennwerte von Si-Druckmeßplatten.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieser Studienarbeit wird der Einfluß der geometrischen Abmessungen piezoresistiver Silizium Druckmeßelemente, der Druckbelastung und der Temperaturbelastung auf die Hauptentwurfskenngrößen piezoresistiver Drucksensoren, wie z. B. den Übertragungsfaktor, den Linearitätsfehler und den systematischen Temperaturfehlern untersucht. Der Schwerpunkt dieser Aufgabe liegt in der Ermittlung der als Folge des Druckes und der Temperatur entstehenden mechanischen Spannungen in der Druckmeßplatte.

Durch Anwendung analytischer Ansätze aus der Plattentheorie, können aus dem Verlauf der Durchbiegungsfunktion der Druckmeßplatte w(x) die mechanischen Spannungen σx und σy in der Druckmeßplatte berechnet werden.

In dieser Arbeit wurde die Plattendurchbiegung w bei Variation der Druckmeßplattendicke (h), der Druckbelastung (p) und der Temperaturbelastung (T), durch Finite Elemente Simulationen ermittelt. Hierzu wurde das FEM-Simulationsprogramm ANSYS eingesetzt. Anschließend wurde aus den Simulationsergebnissen eine analytische Funktion für die Durchbiegung der Druckmeßplatte w = f(x,h,p,T), in Abhängigkeit von der Plattendicke (h), der Druckbelastung (p) und der Temperaturbelastung (T) bestimmt.

Zur Ermittlung der Durchbiegungsfunktion aus den Simulationsergebnissen wurde das Verfahren der Regression ausgewählt und angewendet. Dadurch wurde eine sehr genaue Approximation der Simulationsergebnisse erzielt. Die Abweichung der durch Regression ermittelten Durchbiegungsfunktion von den Simulationsergebnissen liegt unter 1%. Abschließend wurden die mechanischen Spannungen mit Hilfe der Plattentheorie aus dem Verlauf der Durchbiegungsfunktion berechnet und mit den Simulationsergebnissen für die mechanischen Spannungen verglichen. Dabei wurden große Abweichungen festgestellt.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 2001
Creators: Socec, Ioan Alexandru
Title: Bestimmung des Einflusses der geometrischen Entwurfsparameter und der Temperaturen auf die Entwurfskennwerte von Si-Druckmeßplatten
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Im Rahmen dieser Studienarbeit wird der Einfluß der geometrischen Abmessungen piezoresistiver Silizium Druckmeßelemente, der Druckbelastung und der Temperaturbelastung auf die Hauptentwurfskenngrößen piezoresistiver Drucksensoren, wie z. B. den Übertragungsfaktor, den Linearitätsfehler und den systematischen Temperaturfehlern untersucht. Der Schwerpunkt dieser Aufgabe liegt in der Ermittlung der als Folge des Druckes und der Temperatur entstehenden mechanischen Spannungen in der Druckmeßplatte.

Durch Anwendung analytischer Ansätze aus der Plattentheorie, können aus dem Verlauf der Durchbiegungsfunktion der Druckmeßplatte w(x) die mechanischen Spannungen σx und σy in der Druckmeßplatte berechnet werden.

In dieser Arbeit wurde die Plattendurchbiegung w bei Variation der Druckmeßplattendicke (h), der Druckbelastung (p) und der Temperaturbelastung (T), durch Finite Elemente Simulationen ermittelt. Hierzu wurde das FEM-Simulationsprogramm ANSYS eingesetzt. Anschließend wurde aus den Simulationsergebnissen eine analytische Funktion für die Durchbiegung der Druckmeßplatte w = f(x,h,p,T), in Abhängigkeit von der Plattendicke (h), der Druckbelastung (p) und der Temperaturbelastung (T) bestimmt.

Zur Ermittlung der Durchbiegungsfunktion aus den Simulationsergebnissen wurde das Verfahren der Regression ausgewählt und angewendet. Dadurch wurde eine sehr genaue Approximation der Simulationsergebnisse erzielt. Die Abweichung der durch Regression ermittelten Durchbiegungsfunktion von den Simulationsergebnissen liegt unter 1%. Abschließend wurden die mechanischen Spannungen mit Hilfe der Plattentheorie aus dem Verlauf der Durchbiegungsfunktion berechnet und mit den Simulationsergebnissen für die mechanischen Spannungen verglichen. Dabei wurden große Abweichungen festgestellt.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Drucksensoren Piezoresistiv, Entwurfskenngrößen Drucksensor, Entwurfsparameter Drucksensor, Finite Elemente Programm ANSYS, Kurvenanpassung, Regressionsanalyse, Spannung mechanische
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
Date Deposited: 07 Sep 2011 16:56
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1482

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 13-11-2000

Ende Datum: 30-07-2001

Querverweis: keiner

Studiengang: Wirtschaftsingenieur Elektrotechnik (WI-ET)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (WiET)

Identification Number: 17/24 EMKS 1482
Referees: Stavroulis, Dipl.-Ing. Stefanos and Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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