Università degli Studi di Brescia
Dipartimento di Elettronica per l’Automazione
Cost-effective system for the dynamic
characterization of microresonators
M. Baù, V. Ferrari, D. Marioli, A. Taroni
Riunione Annuale GE 2006
Ischia, 21-23 giugno 2006
Introduzione
Obiettivo
Caratterizzazione dinamica di microrisonatori per la
misura dei principali parametri, in particolare la
frequenza di risonanza.
Soluzione proposta
Sistema dal rapporto costo/prestazioni favorevole che
misura la risposta in frequenza di un microrisonatore in
condizioni di eccitazione forzata e di rilevazione coerente.
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Ischia, 21-23 giugno 2006
Il principio di funzionamento
ΔIi=(s1i - s3i)/2
ΔQi=(s2i – s4i)/2
• Principio equivalente a rilevazione lock-in con demodulazione coerente
• Miglioramento dell’SNR tramite media dei campioni di periodi successivi
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Ischia, 21-23 giugno 2006
Risultati sperimentali (1)
• Risonatore di riferimento: cantilever
bimorfo piezoelettrico
• Sensibilità del sistema: 200 mV/ μm
• Frequenza di risonanza: 1830 Hz
• Ampiezza picco alla risonanza ~ 9 μm
• Effetto non lineare per valori di tensione di
eccitazione crescenti (Soft-spring effect)
• Tensione di eccitazione: 1.1V -> 9 V
• Frequenza di risonanza: 1830 Hz -> 1780 Hz
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Risultati sperimentali (2)
Risoluzione in ampiezza stimata:
~ 100 nm
• Accelerometro MEMS costituito da
una massa sismica supportata da un
microbridge risonante
• Frequenza misurata per il primo
modo flessionale: 5300 Hz
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Ischia, 21-23 giugno 2006
Conclusioni

Realizzazione di un sistema per la
caratterizzazione di microrisonatori
vibranti in modalità out-of-plane.

Principio basato su eccitazione
forzata e rilevazione coerente della
risposta.

Implementazione cost-effective
basata su scheda di acquisizione da
PC e circuiti esterni dedicati.

Caratterizzazione effettuata su
risonatori piezoelettrici e
microstrutture MEMS.
Risoluzione in ampiezza: 100 nm
Banda: 50 kHz
Riunione Annuale GE 2006
Ischia, 21-23 giugno 2006