An array of square plate resonators with adjustable resonance frequency

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: HALİM POLAT

Danışman: KIVANÇ AZGIN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Ayarlanabilir rezonans frekansına sahip MEMS kare plakalı rezonatör tasarlanmış, matematiksel olarak modellenmiş, sonlu elemanlar analizi (FEA) ve deneylerle doğrulanmıştır. MEMS kare plakanın rezonans frekansı, merkez çizgileri ve düğüm çizgileri gibi benzersiz çizgilere yerleştirilmiş birkaç kesik yardımıyla ayarlanır. Öncelikle, yüksek modların daha yüksek rezonans frekanslarına sahip olması nedeniyle 1. ve 2. modlar için Rayleigh-Ritz yöntemi adı verilen yarı analitik yöntem yardımıyla plakalar modellenmiştir. Daha sonra, kesiklerin etkileri, plakanınkilerden kesiklerin kinetik ve gerinim enerjileri çıkarılarak göz önünde bulundurulmuştur. 140 Hze kadar frekans kaymasının, yalnızca kesme konumlarının değiştirilmesiyle elde edilebileceği kanıtlanmıştır. Elektrostatik yay yumuşaması basit kapasitans formülleri kullanılarak hesaplanır ve genel formüle eklenir. Son olarak, termal etkilerin plakanın elastikiyet modülü, hacmi ve yoğunluğu üzerinde etkisi olduğu düşünülmektedir. Termal etkiler, termal genleşme katsayısı yardımıyla formüle dahil edilmiş ve sıcaklık hassasiyeti 2 Hz/˚C olarak hesaplanmıştır. Analitik model, ikinci bölümün sonunda sonlu elemanlar modellemesi (FEM) ile doğrulanmıştır. Geçerliliği kanıtlamak için öz frekans ve termal modüller dahil olmak üzere çeşitli sonlu elemanlar analizi (FEA) yapıldı. MEMS plakaları, yalıtkan üzerinde silikon (SOI) kullanılarak ODTÜ MEMS CENTER tarafından üretilmiştir. Plakanın kesikli rezonans frekans kaymasını gözlemlemek için üretilen MEMS plakalarını test etmek için ağ analizörü, vakum odası ve güç kaynakları ile temel bir test düzeneği hazırlanır. 78.6 kHz rezonans frekansı ile 9000in üzerindeki kalite faktörleri gözlemlenmiştir. Ölçülen 3,8 Hz/˚C sıcaklık hassasiyeti ile mikroplaka rezonatörlerinin elverişli bir sıcaklık sensörü olduğu kanıtlanmıştır.