Розроблення моделі мікродзеркала та дослідження термовязкого демпфування і теплових втрат
Автор: Пелещак Зорян
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Системне проектування
Інститут: Інститут комп'ютерних наук та інформаційних технологій
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Зорян ПЕЛЕЩАК., к.т.н, доцент кафедри САП Павло ДЕНИСЮК (керівник). Розроблення моделі мікродзеркала та дослідження термовязкого демпфування та теплових втрат. Магістерська кваліфікаційна робота – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2024. Електротермічні мікродзеркала стали важливим типом мікродзеркал завдяки великому кутовому діапазону сканування і великому лінійному переміщенню. Як правило, електротермічні мікродзеркала не мають торсіонного стержня, тому вони можуть легко генерувати лінійні переміщення. Розглянуто електротермічні мікродзеркала на основі різних теплових приводів, а також проаналізовано механізми цих приводів, включаючи U-подібний, шевронний, термопневматичний, термокапілярний і тепловий біморфний приводи. Особливу увагу приділено електротермічним мікродзеркалам на основі біморфів через їхню універсальність у русі наконечника-нахилу- поршня. Також наведено приклади застосування кожного типу електротермічних мікродзеркал. Крім того, представлені електротермічні мікродзеркала, інтегровані з електромагнітними або електростатичними приводами. Метою магістерської роботи є дослідження принципів роботи електротермічних мікродзеркал на основі різних механізмів теплового приводу, включаючи біморфні, термокапілярні, термопневматичні та гібридні приводи. Дослідження проводилося з використанням програмного середовища COMSOL Multiphysics, що дозволило змоделювати взаємодію між тепловими, механічними та електричними процесами в мікродзеркалах. Особливу увагу приділено впливу ключових параметрів, таких як напруга, амплітуда сигналу та геометричні характеристики конструкції, на ефективність і стабільність роботи мікродзеркал. Встановлено залежності між зміною фізичних параметрів і їх впливом на точність позиціонування, стабільність роботи та енергоспоживання. Наукова новизна роботи полягає у створенні комплексної моделі електротермічних мікродзеркал, яка враховує взаємодію різних фізичних процесів. Зокрема: - проаналізовано вплив геометричних параметрів і матеріалів біморфних приводів на характеристики руху; - встановлено залежності між змінними параметрами вхідного сигналу та функціональними характеристиками мікродзеркал. Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості використання розроблених моделей для вдосконалення існуючих конструкцій мікродзеркал, оптимізації їх параметрів і інтеграції у високоточні оптичні системи. Робота може бути корисною для розвитку пристроїв у галузі біомедичної візуалізації, лазерного сканування та інших сфер. Об’єкт дослідження – електротермічні мікродзеркала в МЕМС-системах. Предмет дослідження – механізми теплового приводу в конструкції електротермічних мікродзеркал. Обсяг пояснювальної записки складає 73 сторінки, з яких 62 сторінки основного тексту, 38 ілюстрацій, 2 таблиці, 7 додатків і 15 використаних джерел. Ключові слова: МЕМС, електротермічні мікродзеркала, біморфні приводи, COMSOL Multiphysics, частотний аналіз, оптимізація конструкцій, теплові приводи. Перелік використаних літературних джерел: 1. Sakai, S.; Ueno, K.; Ishizuka, T.; Yawo, H. Parallel and patterned optogenetic manipulation of neurons in the brain slice using a DMD-based projector. Neurosci. Res. 2013, 75, 59–64. 2. Shan, X.C.; Ikehara, T.; Murakoshi, Y.; Maeda, R. Applications of micro hot embossing for optical switch formation. Sens. Actuators A Phys. 2005, 119, 433–440. 3. Smith, B.; Hellman, B.; Gin, A.; Espinoza, A.; Takashima, Y. Single chip lidar with discrete beam steering by digital micromirror device. Opt. Express 2017, 25, 14732–14745.