Методи і засоби аналізу та синтезу акустичних елементів мікроелектромеханічних систем

Abstract

This thesis presents solved scientific task of development of methods and means of analysis and synthesis of micro-electromechanical systems’ basic acoustic elements. It ensures increasing of effectiveness and level of automation of information technologies. Method for automated synthesis of models for optimization of basic acoustic elements of MEMS based on productive rules, developed algorithm and information model is developed ensuring possibilities to study values of sensitivity of integrated devices taking into account technological, constructive and functional restrictions. Macromodels of basic acoustic integrated devices for analysis and synthesis of MEMS based on the theory of oscillate systems and non-linear processes as well as technological features are developed. It ensures possibilities to increase universality of macromodels and precision of output parameters detections of basic elements. Macromodels of basic acoustic integrated elements based on the equations in partial derivatives and use numerical methods for solution of boundary tasks are developed. They provide possibilities in contrast to existing ones to take into account anisotropy of resilient element and design and technological features of acoustic elements manufacturing. Method of implementation of information technologies for automated synthesis of micromodels of basic integrated elements based on the developed algorithm, productive rules and information models using XML format receives father development and provides synthesis of micromodels with the high level of automation. Software for realization of information technologies of analysis and synthesis acoustic elements of MEMS providing possibilities to increase effectiveness of development of integrated devices of the given class and level of model’s development automation is developed. Проведен анализ конструкций, существующих моделей и технологий изготовления акустических элементов МЭМС на основании чего определено базовые конструкции акустических элементов и показано, что для повышения эффективности их разработки необходимо построить модели и средства для многоуровневого анализа и синтеза, которые учитывают конструктивные особенности и специфику групповых микротехнологий изготовления. Впервые разработан метод для автоматизированного синтеза моделей для оптимизации базовых конструкций акустических элементов МЭМС, которые дают возможность определить оптимальные значения чувствительности интегральных приборов, при этом удовлетворяющих технологические и конструктивные ограничения. Усовершенствованы макромодели базовых акустических элементов для анализа и синтеза МЕМС, которые используют теорию численных методов и колебательных систем и предназначены для учета нелинейных процессов, конструктивно-технологических параметров базовых элементов, что дает возможность повысить универсальность и точность выходных параметров. Усовершенствованы микромодели базовых акустических элементов для анализа и синтеза МЭМС, которые используют теорию тонких пластин, уравнения в частных прозводных, численные методы и, в отличие от существующих, учитывают изотропию упругого элемента, конструктивные и технологические особенности изготовления акустических элементов МЭМС. Получил дальнейшее развитие интелектуальный метод автоматизированного синтеза микромоделей базовых элементов информационной технологии анализа и синтеза МЕМС, который базируется на построенных алгоритмах и разработанных продукционных правилах и обеспечивает синтез моделей в автоматическом режиме. Получила дальнейшее развитие архитектура информационной технологии анализа и синтеза акустических элементов МЭМС, которая, в отличие от существующих, включает параматризированные модели конструкций базовых акустических элементов, что дает возможность повысить уровень автоматизации процесса анализа и синтеза микроэлектромеханических систем. Разработано и реализовано программные средства для информационных технологий анализа и синтеза акустических элементов МЭМС, алгоритмы и методики построения, анализа и синтеза базовых акустических элементов МЭМС, что дает возможность повысить эффективность разработки и уровень автоматизации постоения моделей.Розв’язана наукова задача розроблення інформаційних технологій аналізу та синтезу базових акустичних елементів мікроелектромеханічних систем з використанням нових методів, моделей і програмних засобів для підвищення ефективності багаторівневого проектування. Розроблено метод автоматизованого синтезу моделей для оптимізації конструкцій базових акустичних елементів та отримав подальший розвиток метод автоматизованого синтезу мікромоделей акустичних інтегральних елементів, які ґрунтуються на побудованих алгоритмах і розроблених продукційних правилах та забезпечують синтез моделей з високим рівнем автоматизації. Побудовано макромоделі базових акустичних елементів, які дають можливість підвищити їх універсальність і точність вихідних параметрів та вдосконалено мікромоделі, які враховують анізотропію пружного елемента та конструктивні і технологічні особливості. Розроблено програмні засоби для реалізації інформаційних технологій аналізу і синтезу акустичних елементів МЕМС, які дають можливість підвищити ефективність розроблення інтегральних пристроїв цього класу та рівень автоматизації побудови моделей.