Akademik Veri Yönetim Sistemi
Bayram B. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2016 - 2019
Algılama elemanı, membran, fiber optik mikro-elektro-mekanik sistem (MEMS) mikrofonunun en kritik parçasıdır. Bu raporda belirtilen çalışma, istenen hassasiyette ve istenen aralıkta çalışan fiber optik mikrofon için MEMS membranının tasarımını ve karakterizasyonunu içerir. Mikrofabrikasyon, ticari olarak temin edilebilen bir MUMPS (Çok kullanıcılı MEMS) işlemi kullanılarak yapılır. Membranın elektriksel ve optik karakterizasyonları, empedans analizörü ve lazer vibrometresi kullanılarak yapılır. Membranın geçici ve sabit durum analizleri kullanılarak ve membranın zamansal ve uzamsal tepkileri elde edilir. Membranın temel rezonansı 28 kHz'dir. Membranın ortalama 1.5 nm'lik ortalama tepe yer değiştirmesi, 100 mV ac gerilim ve 1 V DC gerilim altında vibrometre ölçümlerinden elde edilir. Mikrofon, 20 Hz - 100 kHz de dahil olmak üzere geniş bir frekans aralığı için kullanılabilir. Membranın duyarlılığı 28 kHz'de 12 nm / Pa civarında ve kalite faktörü 2.8 olarak hesaplanmıştır. Çalışma, fiber optik MEMS mikrofon ölçüm sisteminin (Fabry-Perot interferometre) tasarımını ve gösterimini içerir. Ölçüm sistemi kurulumu optimize edilmiş simülasyon sonuçlarına göre tasarlanmış, yapılandırılmış ve işlevleri geliştirilmiştir. Sistem optik bileşenler ve membran ile test edilmiş ve fiber optik mikrofonun özellikleri elde edilmiştir. Fiber optik sistemde kullanılan membran, 15 kHz ilk rezonans frekansı ve 100 mV ac gerilim ve 1 V DC gerilimi altında ortalama 14 nm yer değiştirme özellikler’ne sahiptir. Membranın duyarlılığı 15 kHz'te 105 nm / Pa ve kalite faktörü 3'tür. Fiber optik sistemde kalibreli mikrofon ölçümleri ile mikrofonun hassasiyeti optik olarak test edilmiştir. Sinyal-gürültü oranı ortalama 38 dB olarak tespit edilmiştir. Mikrofonun duyarlılığı ilk rezonans frekansı olan 15 kHz frekans değeri için yaklaşık 50 μV/Pa, ortalama için ise 104.4 μV/Pa olarak gözlenmiştir. Bu çalışma, optik mikrofonlar için MEMS membranının tasarımı için yeni bir özellik sunmaktadır.