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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳旭龍
研究生(外文):WU,HSU-LUNG
論文名稱:熱對流式傾斜計及角加速儀測試
論文名稱(外文):Thermal Convection Inclinometer and Angular Accelerometer Test
指導教授:林君明林君明引用關係
指導教授(外文):LIN,JIUM-MING
口試委員:陳振文蔡渙良
口試委員(外文):CHEN,JUNE-WENTSAI,HUAN-LIANG
口試日期:2017-07-29
學位類別:碩士
校院名稱:中華大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:熱對流加速儀傾斜計
外文關鍵詞:inclinometersaccelerometerheat conduction
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本論文提出一個全新形態的熱對加速儀,其可運用於傾斜計與角加速儀使用,它是直接作在一個軟性基板上,並整合一個主動 RFID 標籤,而成為一個無線式熱對流加速儀及傾斜計。這種熱對流式角加速儀及傾斜計製程簡單、成本低廉,使它們成為易於使用和省電。
文中使用兩個不同尺寸大小的半圓柱形來製作加速儀並用於傾斜計及角加速儀驗證測試,發現半圓柱形腔體會隨著結構大小及兩端溫度感測器距離加熱器越近,溫度感測器所感測到的溫差值越大,相對的感測器輸出電壓越大,所得到的靈敏度也就越大,而在角加速儀驗證上,發現硬體設備與驗證儀器都需要更精密更完善,才能有更完整測試數據來驗證並比對模擬數據。

This paper presents a novel method to make thermal convective types of accelerometer and inclinometer with a simple and low cost process. They are implemented directly on a flexible substrate and integrated with an active RFID tag, such that the devices can become wireless accelerometer and inclinometer。
This research applied two semi-cylinders of different sizes, for Inclinometer and and angular accelerometer verification , As the size of the structure and the temperature sensor at both ends are closer to the heater, the greater the temperature difference is sensed by the temperature sensor, the greater the relative voltage of the sensor output, and the greater the sensitivity。In the angular accelerometer test,if the test equipment will be perfect,than data will be correct。

目錄
摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝辭 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 13
1.1 前言 13
1.2 研究動機與目的 14
1.3 文獻回顧與探討 14
1.3.1 MEMS 慣性感測器 1
1.3.2 加速度計工作原理 2
1.3.3 加速度計與陀螺儀的比較 3
1.3.4 加速度計與陀螺儀的運用 4
1.3.5 加速計的技術類型: 6
1.3.6 陀螺儀技術類型 8
1.3.7 角加速儀種類介紹 8
1.3.8 加速儀測試設備 11
1.4 論文架構 14
第二章 熱對流式加速儀與整合RF-ID熱對流式加速儀製程。 15
2.1 熱對流式加速儀 15
2.1.1 國內熱對流式加速儀研究情況 15
2.1.2 國外熱對流式加速儀研究情況 16
2.1.3 熱汽泡式加速儀 17
2.2 整合RF-ID熱對流式加速儀 19
第三章 熱對流式傾斜計製作、量測步驟說明,實驗結果。 27
3.1 熱對流傾斜計製作材料 27
3.2 熱對流傾斜計製作 28
3.2.1 熱對流式壓克力腔體 28
3.2.2 加熱器與溫度感測器安裝 31
3.3 腔體支撐架與手動角度旋轉器 34
3.4 量測系統架構 36
3.4.1 系統主要單元及功能性分別說明 37
3.4.2 軟體說明 40
3.5 熱對流式傾斜計量測流程 44
3.6 實驗結果及量測數據 47
3.6.1 半圓柱形腔體(40 × 20 × 14 mm3)傾斜計不同間距量測結果 47
3.6.2 半圓柱形腔體(80 × 40 × 76 mm3)傾斜計不同間距量測結果 50
第四章 熱對流式角加速儀、量測步驟說明,實驗結果 53
4.1 角加速儀測試用軟硬體 53
4.2 角加速儀測試條件 54
4.3 角加速儀量測流程及步驟 55
4.4 實驗結果及量測數據 55
4.4.1 小腔體(40 × 20 ×14 mm3)角加速儀量測結果 56
4.4.2 大腔體(80 × 40 ×76 mm3)角加速儀量測 62
第五章 結論與未來展望 77
5.1 結論 77
5.2 未來展望 77
參考文獻 79

參考文獻
[1]微機電系統介紹 http://www.taifer.com.tw/taifer/tf/044003/45.htm
[2]李宗翰,微機電製程技術:微加速度感測器的設計、分析與製程,私立中華大學機械工程研究所碩士論文,2003。
[3]科技網-微機電元件在科技產品的崁入式應用http://digitimes.com.tw/tech/dt/n/shwnws.asp?CnlID=1&cat=60&id=0000359712_4NB8NYI30LHZLF37I6G5S&ct=1&PACKAGEID=7993
[4]全球MEMS市場受惠於行動裝置快速發展而進入成長期台灣區電機電子工業同業公會http://www.teema.org.tw/industry-information-detail.aspx
[5]新通訊元件雜誌-從汽車電子走向消費性應用 MEMS加速度計炙手可熱http://www.2cm.com.tw/zoomin_content.asp?sn=0910200009
[6]J. M. Lin, “RFID Based Thermal Bubble Type Accelerometer and Method of Manufacturing the Same”, US Patent No: 8327707 B2, December 11, 2012. 。
[7]電子工程專輯加速度計和陀螺儀感測器:原理、檢測與應用http://archive.eettaiwan.com/www.eettaiwan.com/ART_8800701519_480502_TA_e52a9104.HTM
[8]CTIMES-MEMS-運動感測器技術現況與系統設計要領http://www.hope.com.tw/DispArt-tw.asp?O=HJSC3AIOXDZAR-STD6&F=QMEMS
[9]S. J. Chen, C. H. Shen, “A Novel Two-Axis CMOS Accelerometer based on Thermal Convection”, IEEE Transactions on instrumentation and measurement, Vol. 57, No. 8, pp. 1572-1577, August, 2008.
[10]Rekik, B. Mezghani, F. Azaïs, N. Dumas, M. Masmoudi, F. Mailly and P. Nouet, “Investigation on the Effect of Geometrical Dimensions on the Conductive Behaviour of a MEMS Convective Accelerometer”, EDA Publishing, France, pp. 14-17, May 11-13, 2011.
[11]Canon Kabushiki Kaisha, “Angular Acceleration Sensor”, US Patent No. US 5349858 A, September 27, 1994.
[12]Steven S. Nasiri, Goksen G. Yaralioglu, Joseph Seeger, Babak Taheri “Vertically Integrated 3-Axis MEMS Angular Accelerometer with Integrated Electronics,” US Patent No: US7934423 B2, May 3, 1994.
[13]J. M. Lin, “Method of Manufacturing RFID Based Thermal Bubble Type Accelerometer”, US Patent No: 8,580,127 B2, November 12, 2013.
[14]新通訊元件雜誌-加速度計搭配陀螺儀MEMS應用如虎添翼http://www.2cm.com.tw/zoomin_content.asp?sn=0910200009
[15]界鴻科技股份有限公司 http://www.jih-hong.com.tw/home-c.htm
[16]四方自動化機械股份有限公司 http://www.chipright.com.tw/about.html


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