Experimenteller Nachweis von Mode-Veering in gedehnten resonant-betriebenen MEMS Brückenstrukturen

Abstract

In der folgenden Masterarbeit wird Mode-Veering bei MEMS-Resonatoren (Micro-Electro-MechanicalSystems) beschrieben. Hierfür wurde eine piezoelektrisch ansteuerbare Microbridge designt und anschließend optisch vermessen. Da bei Mode-Veering viele Messpunkte erforderlich sind, um es zu detektieren, wurde die Messung und die Auswertung der einzelnen Moden automatisiert. Weiters wurde externer Stress durch Dehnen der Microbridge in den Resonator aufgebracht. Die Microbridge wurde eigens hergestellt und die Elektroden so designt, dass höhere torsionale und Euler-Bernoulli Moden angeregt werden können.Grundsätzlich konnte zwischen beiden Schwingungsmodentypen Mode-Veering nachgewiesen werden. Jedoch konnte auch gezeigt werden, dass eine torsionale Mode sich nicht nur mit dernächsten Euler-Bernoulli Mode abstößt („veert“), sondern auch mit der übernächsten Euler-Bernoulli Mode. Der zuletzt genannte Fall wurde so in der Literatur noch nicht berichtet und somit konnte einneues Phänomen im Bereich MEMS Resonatoren detektiert werden.

The following master's thesis describes mode veering in MEMS resonators (micro-electro-mechanical systems). For this purpose, a piezoelectrically controllable microbridge was designed and subsequently measured optically. Since mode veering requires many measuring points to detect it, the measurement and evaluation of the individual modes was automated. Furthermore, external stress was applied to the resonator by stretching the microbridge. The microbridge was specially manufactured and the electrodes designed so that higher torsional and Euler-Bernoulli modes can be excited. In principle, mode veering could be demonstrated between both types of vibration mode. However, it could also be shown that a torsional mode not only repels (“veers”) with the next Euler-Bernoulli mode, but also with the next but one Euler-Bernoulli mode. The latter case has not yet been reported in the literature and thus a new phenomenon in the field of MEMS resonators has been detected.