Bu çalışmada titreşim genliği ölçümü ile çalışan
Lorentz kuvveti tabanlı ve algılayıcısı tınlaşan MEMS yük hücresi olan bir
manyetometre sunulmaktadır. Manyetometre, tarak elektrotlara sahip Çift Bağlı
Diyapazon (ÇBD) bir tınlatıcı ile, uçlarından ve ortalarından birbirlerine
bağlanmış kirişlerden oluşan bir ızgara yapısından oluşmaktadır. Izgara yapısı,
üzerinden geçen akımla Lorentz kuvvetini oluştururken, elektriksel direncin ve
yapının sıcaklığının yükselmesini engellemektedir. Maksimum hassasiyet için
yapının genlik frekans tepkisinin eğiminin en büyük olduğu tahrik frekansı seçilmiştir.
Manyetometre standart SOI (Yalıtkan-Üzeri-Silisyum) mikro-işleme teknikleri
kullanılarak 35µm yapısal kalınlıkla üretilmiştir. Yapılan frekans tepkisi
testinde ÇBD yapısının tınlaşım frekansının 63812,1 Hz ve 0,2 mTorr'daki kalite
faktörünün de 5950 olduğu belirlenmiştir. Testler yapıya dik olarak oluşturulan
30mT manyetik alan altında, 100mA ızgara akımı ve 70mV tahrik genliği ile
yapılmıştır. Manyetometrenin orantı katsayısı 113.7 mV/T ve duyarlılığı 965 µT/Hz½ olarak ölçülmüştür.
This study presents a Lorentz force magnetometer based
on vibration amplitude detection with a resonant MEMS load cell structure as a
sensor. Magnetometer is composed of a DETF (Double-Ended Tuning Fork) resonator
with comb type electrode and a grill structure formed by beams connected from
their centers end ends. The grill structure reduces electrical resistance and prevents
overheating while generating the Lorentz force. For maximum sensitivity, the
maxima of the slope of the magnitude response is chosen for excitation
frequency. The proposed sensor is fabricated using a standard SOI
micromachining processes with a device layer thickness of 35 μm. The resonance
frequency of the DETF is measured to be 63812,1 Hz, Q-factor of 5950 at around
0.2 mTorr ambient pressure. Tests are done for 30 mT magnetic field normal to
the resonator plane, with the grill current of 100 mA and excitation amplitude
of 70mV. The scale factor of the magnetometer is measured to be 113.7 mV/T with
a resolution of 965 µT/Hz½.
Subjects | Engineering |
---|---|
Journal Section | Research Articles |
Authors | |
Publication Date | December 8, 2017 |
Submission Date | July 4, 2017 |
Acceptance Date | September 22, 2017 |
Published in Issue | Year 2017 Volume: 22 Issue: 3 |
Announcements:
30.03.2021-Beginning with our April 2021 (26/1) issue, in accordance with the new criteria of TR-Dizin, the Declaration of Conflict of Interest and the Declaration of Author Contribution forms fulfilled and signed by all authors are required as well as the Copyright form during the initial submission of the manuscript. Furthermore two new sections, i.e. ‘Conflict of Interest’ and ‘Author Contribution’, should be added to the manuscript. Links of those forms that should be submitted with the initial manuscript can be found in our 'Author Guidelines' and 'Submission Procedure' pages. The manuscript template is also updated. For articles reviewed and accepted for publication in our 2021 and ongoing issues and for articles currently under review process, those forms should also be fulfilled, signed and uploaded to the system by authors.