- Код статьи
- 10.31857/S2686740024020083-1
- DOI
- 10.31857/S2686740024020083
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 515 / Номер выпуска 1
- Страницы
- 51-58
- Аннотация
- Проведено исследование нелинейной динамики параметрически возбуждаемых изгибных колебаний двух слабосвязанных балочных микрорезонаторов при электротепловом возбуждении. Получено установившееся гармоническое распределение температуры в объеме резонаторов в частотной области. Выведена система уравнений механически связанных балочных резонаторов с учетом осажденной частицы на один из них. С помощью асимптотических методов нелинейной динамики получены уравнения в медленных переменных, которые были исследованы методами теории бифуркаций. Показано, что в идеально симметричной системе в определенном диапазоне частот наблюдается эффект нарушения симметрии – возникновение режима с различными амплитудами колебаний двух балочных резонаторов, что может быть положено в основу нового принципа высокоточных измерений слабых возмущений различной физической природы, в частности – измерений сверхмалых масс осаждаемых частиц.
- Ключевые слова
- МЭМС слабосвязанные резонаторы локализация колебаний детектор массы осаждаемых частиц
- Дата публикации
- 16.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 18
Библиография
- 1. Индейцев Д.А., Можгова Н.В., Лукин А.В., Попов И.А. Модель микромеханического модально-локализованного акселерометра с чувствительным элементом в виде балки с начальной погибью // Известия Академии наук. Механика твердого тела. 2023. № 3. С. 135–151.
- 2. Indeitsev D.A. et al. Analysis of imperfections sensitivity and vibration immunity of MEMS vibrating wheel gyroscope // Nonlinear Dynamics. 2021. V. 105. P. 1273–1296.
- 3. Wang H. et al. A novel high-sensitivity MEMS pressure sensor for rock mass stress sensing // Sensors. 2022. V. 22. № 19. P. 7593.
- 4. Valenzuela V.M. et al. Three robust temperature-drift compensation strategies for a MEMS gravimeter // J. Applied Physics. 2023. V. 133. № 23.
- 5. Wang Y.H. et al. MEMS-based gas flow sensors // Microfluidics and nanofluidics. 2009. V. 6. P. 333–346.
- 6. Nathani M.U. et al. Capacitive based micromachined resonators for low level mass detection // Micromachines. 2020. V. 12. № 1. P. 13.
- 7. Yaqoob U., Younis M.I. Chemical gas sensors: Recent developments, challenges, and the potential of machine learning – A review // Sensors. 2021. V. 21. № 8. P. 2877.
- 8. Ganesan A.V. A novel MEMS based immunosensor for ebola virus detection // ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Amer. Soc. of Mechanical Engineers, 2013. V. 56321. P. V07BT08A074.
- 9. Ghommem M. et al. Deep learning for gas sensing using MOFs coated weakly-coupled microbeams // Applied Mathematical Modelling. 2022. V. 105. P. 711–728.
- 10. Yaqoob U. et al. Highly selective multiple gases detection using a thermal-conductivity-based MEMS resonator and machine learning // IEEE Sensors Journal. 2022. V. 22. № 20. P. 19858–19866.
- 11. Akulenko L.D., Nesterov S.V. Mass defect influence on the longitudinal vibration frequencies and mode shapes of a beam // Mechanics of Solids. 2014. V. 49. P. 104–111.
- 12. Bouchaala A. et al. Mass and position determination in MEMS mass sensors: a theoretical and an experimental investigation // J. Micromechanics and Microengineering. 2016. V. 26. № 10. P. 105009.
- 13. Mouro J., Tiribilli B., Paoletti P. A versatile mass-sensing platform with tunable nonlinear self-excited microcantilevers // IEEE Transactions on Nanotechnology. 2018. V. 17. № 4. P. 751–762.
- 14. Patocka F. et al. Position-dependent mass responsivity of silicon MEMS cantilevers excited in the fundamental, two-dimensional roof tile-shaped mode // J. Micromechanics and Microengineering. 2019. V. 29. № 4. P. 045009.
- 15. Xia C. et al. A mass multi-warning scheme based on one-to-three internal resonance // Mechanical Systems and Signal Processing. 2020. V. 142. P. 106784.
- 16. Yan H. et al. A measurement criterion for accurate mass detection using vibrating suspended microchannel resonators // J. Sound and Vibration. 2017. V. 403. P. 1–20.
- 17. Yan H. et al. Relative Vibration of Suspended Particles With Respect to Microchannel Resonators and Its Effect on the Mass Measurement // J. Vibration and Acoustics. 2019. V. 141. № 4. P. 041005.
- 18. Ghommem M. et al. Deep learning for gas sensing using MOFs coated weakly-coupled microbeams // Applied Mathematical Modelling. 2022. V. 105. P. 711–728.
- 19. Zhao J. et al. An asymmetric mode-localized mass sensor based on the electrostatic coupling of different structural modes with distributed electrodes // Nonlinear Dynamics. 2022. V. 108. № 1. P. 61–79.
- 20. Xiong L., Tang L. On the Sensitivity Analysis of Mode-Localized Sensors Based on Weakly Coupled Resonators // J. Vibration Engineering & Technologies. 2023. V. 11. № 3. P. 793–807.
- 21. Fang Z. et al. A multi-sensing scheme based on nonlinear coupled micromachined resonators // Nonlinear Dynamics. 2023. V. 111. № 9. P. 8021–8038.
- 22. Grenat C. et al. Mass sensing by symmetry breaking and localization of motion in an array of electrostatically coupled nonlinear MEMS resonators // Intern. J. Non-Linear Mechanics. 2022. V. 140. P. 103903.
- 23. Song J. et al. A Novel Mass Sensor Based on Parametrically Excited Mode-Localized Resonators // International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. Amer. Soc. Mechanical Engineers, 2022. V. 86298. P. V008T08A008.
- 24. Beck J.V. et al. Heat conduction using Green’s function. Boca Raton (FL, USA): Taylor & Francis, 1992.
- 25. Найфэ А. Введение в методы возмущений. М.: Мир, 1984.
