مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدلسازی و بررسی تجربی فشارسنج میکرو الکترومکانیکی پیزومقاومتی بر اساس الزامات عملکرد صنعت پتروشیمی

نویسندگان
1 عضو هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی
2 دانشگاه صنعتی شریف
3 انجمن پژوهشگران جوان دانشگاه ازاد تهران جنوب
4 عضو هیات علمی دانشگاه ازاد اسلامی
5 پژوهش و فناوری شرکت پتروشیمی فن آوران
چکیده
در این مقاله به بررسی تحلیلی و تجربی پکیج فشارسنج میکرو‌الکترومکانیکی پرداخته شده است. این پکیج فشارسنج از یک حسگر میکروالکترومکانیکی، برد مدار چابی، نمایشگر خازنی تشکیل شده است. در ابتدا، مدلسازی ریاضی و کامپیوتری با استفاده از نرم‌افزار کامسول ارائه شده که بر اساس تحلیل اجزاء محدود مقادیر خروجی ولتاژ و حساسیت از حسگر فشار میکروالکترومکانیکی پیزومقاومتی محاسبه شده است. شایان ذکر است که عنصر مقاومتی در نظر گرفته شده روی دیافراگم از نوع ضربدری می‌باشد. علاوه بر تحلیل استاتیکی و مودال دیافراگم این فشارسنج، اثرات پارامترهای هندسی بر روی ولتاژ خروجی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که با تغییر ابعاد و موقعیت عنصر مقاومتی روی دیافراگم و ابعاد و ضخامت دیافراگم، حساسیت حسگر تغییر می‌یابد. سپس، با ساخت برد مدار چاپی و تعبیه نمودن اجزا بر روی آن، پکیج نهایی تهیه شده و مورد تست آزمایشگاهی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد که پکیج فشارسنج میکروالکترومکانیکی دارای خطای کمتر از 5/0 درصد می‌باشد. این پکیج فشارسنج قادر است تا فشار 6 بار را با دقت مذکور اندازه‌گیری کند که نتایج تجربی حاصل از کار آزمایشگاهی در پایان مقاله ارائه شده است. از این پکیج می‌توان با توجه به الزامات طراحی در صنعت پتروشیمی در اندازه‌گیری فشار گاز مخازن ذخیره و مخازن تحت فشار پتروشیمی فن‌آوران استفاده می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Modelling and empirical investigation of micro-electro-mechanical piezo-resisitive pressure sensor based on the requirements of petrochemical industry

نویسندگان English

Navid SeyedKazem Viliani 1
Mehdi Hashemi 2
Hadi Vadizadeh 3
Hassan Pourrostami 4
Seyed Mohsen Mostafavi 5
Faramand Hashemizadeh 5
چکیده English

This article presents analytical and empirical studies of a micro-electromechanical package. This micro-electro-mechanical (MEMS) pressure sensor package contains of a printed circuit board (PCB), the capacitance LCD. First of all, mathematical modeling and computer simulation using software COMSOL software which is based on finite element method are presented to compute the sensitivity of the MEMS pressure sensor and output voltage output. It is worth noting that an Xducer resistor type is adopted to measure the diaphragm deflection. In addition to static and modal analyses of the sensor, the effects of geometric parameters on the voltage has also been studied. Simulation results show that by changing the size and position of the resistor and also the size and thickness of the diaphragm, sensor sensitivity can be changed. Then, with the construction and placement of components on printed circuit boards, the package has been prepared and tested in a laboratory. The experimental results of the package show that the error of the devised system in measuring the pressure is less than 0.5 percent. This pressure sensor package is capable of accurately measuring the pressure up to 6 bar in which all the empirical results are presented at the end of the study. The package can be designed according to the requirements of the petrochemical industry in measuring gas pressure of storage tanks and drums in FANAVARN petrochemical company.

کلیدواژه‌ها English

MEMS Pressure sensor
Piezoresistive
Petrochemical industry
Analytical and empirical investigation