I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7 ,   p p .   1 8 5 8 ~ 1 8 6 6   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 7 i 4 . p p 1 8 5 8 - 1866           1858       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JE C E   N o v el  D ispla ce m en t - a m pli fying   Co m plia n M ech a nis m   I m ple m e nte d on  a   M o dified  C a pa c itive  A c c elero m et er       Ra m o n Ca bel lo - Ruiz 1 ,   M a r g a rit a   T ec po y o t l - T o rr es 2 ,   Alf o ns o   T o rr es - J a co m e 3   Vo lo dy m y G r i m a ls k y 4 ,   J o s G er a rdo   Ver a - Di m a s 5 ,   P ed ro   Va rg a s - Cha ble 6   1, 2, 4, 5 , 6 I n stit u t o   d e   In v e stig a c io n   e n   Cien c ias   Ba sic a y   A p li c a d a s,  Ce n tro   d e   In v e stig a c io n   e n   I n g e n i e ria  y   Cien c ias   A p li c a d a (IICB A -   CIIC A p ),   Un i v e rsid a d   A u to n o m a   d e Estad o   d e   M o re lo s ,   M e x ico   3 In stit u t o   Na c io n a d e   A stro f isica ,   Op ti c a   y   El e c tro n ica   (INA OE),   M e x ico       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   1 3 ,   2 0 1 7   R ev i s ed     Ma y   1 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Ma y   2 4 ,   2 0 1 7       T h m icr o - a cc eler o m eter s   ar e   d ev ices  u s ed   to   m ea s u r ac ce ler atio n .   T h ey   ar i m p le m en ted   in   ap p licatio n s   s u c h   as  t ilt - c o n tr o in   s p ac ec r af t i n er tial  n a v ig a tio n ,   o il  ex p lo r atio n ,   e tc.   T h ese  ap p licatio n s   r eq u ir h ig h   o p er atin g   f r eq u e n c y   a n d   d is p lace m en s e n s iti v it y .   B u t   g etti n g   b o th   h ig h   p ar a m eter   v al u es  at   th e   s a m ti m i s   d if f icu l t,   b ec au s t h er ar p h y s ical   r ela tio n s h ip s ,   f o r   ea ch   o n e,   w h er e   th m as s   is   in v o l v ed W h en   t h m as s   is   r ed u ce d ,   th o p er atin g   f r e q u en c y   is   h ig h ,   b u t h d is p lace m e n s e n s it iv i t y   d ec r ea s es  a n d   v ice  v er s a T h i m p le m en ta tio n   of   Di s p la ce m en t - a m p li f y i n g   C o m p lia n M ec h an i s m   ( DaCM)   s u p p o r ts   to   th is   d e p en d en ce   d ec r ea s es.   I n   t h is   p ap er   th d is p lace m e n s e n s iti v it y   a n d   o p er atio n   f r eq u en c y   o f   C o n v en t io n a l   C ap ac itiv A cc eler o m e ter   ar s h o w n   ( C C A ) .   A   C ap ac itiv e   A cc eler o m eter   w it h   E x ten d e d   B ea m s   ( C A E B )   is   a ls o   p r esen ted w h ic h   i m p r o v es  d i s p lace m e n s en s iti v it y   co m p ar ed   w it h   C C A a n d   f i n all y   t h i m p le m en ta tio n   of   DACM ´ s   in   th e   af o r e m en tio n e d   d ev ices   w a s   al s o   ca r r ied   o u t.  A l a n al y ze d   ca s e s   w er d e v elo p ed   co n s id er in g   th in - p lan e   m o d e.   T h Ma tlab   co d e   u s ed   to   ca lcu late  d is p lace m en t   s en s iti v it y   a n d   o p er atin g   f r eq u en c y   r elatio n s h ip   is   g iv e n   i n     A p p en d i x   A .   K ey w o r d :   A cc eler o m eter   Dis p lace m e n t   Fre q u en c y   MEMS   Sen s iti v it y   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   R a m o n   C ab ello - R u iz ,   C en tr o   d I n v e s ti g ac io n   e n   I n g en ier ia  y   C ie n cia s   A p licad as - ( I I C B A ) ,     Un i v er s id ad   Au to n o m d el  E s tad o   d Mo r elo s ,   Un i v er s id ad   1 0 0 1 .   6 2 2 0 9   C u er n av ac a,   Mo r elo s ,   Me x ico .   E m ail: r a m o n . ca b ello @ u ae m . m x       1.   I NT RO D UCT I O N     M E MS  ac ce ler o m eter s   ar m in iat u r ized   d ev ice   s e n s o r s   u s ed   to   m ea s u r ac ce ler atio n /d ec eler atio n ,   v elo cit y   a n d   v ib r atio n s   ap p lied   o n   th e se   d ev ice s .   ME MS  ac ce ler o m e ter s   ar e   ex te n s i v el y   u s ed   in   ap p licatio n s   r an g i n g   f r o m   m o tio n   s en s i n g   g a m e s ,   a u to m o t iv e,   r o b o tics   n av i g ato r s   [ 1 ] .   T o   ex tr ac th ac ce ler atio n   v alu e,   th s e n s o r   h a s   m o v ab le  p r o o f   m a s s   co n n ec ted   to   f i x ed   f r a m t h r o u g h   s p r in g   s tr u ctu r es.  W h en   t h er is   a n   ex ter n al   ac ce ler atio n ,   th e   s ei s m ic  m a s s   i s   d i s p lace d   f r o m   its   r est p o s itio n .   T h m a g n it u d o f   t h is   d is p lace m e n t   is   p r o p o r tio n al  to   th m a g n itu d o f   th ac ce ler atio n   an d   in v er s el y   p r o p o r tio n al  to   th s tiff n es s   o f   th s p r i ng  s tr u ct u r es [ 2 ].   T h m icr o ac ce ler o m e ter s   ar d ev ices  t h at  s tan d   o u t   d u to   th eir   h ig h   d is p lace m e n s e n s i t iv it y   a nd   o p er atio n   f r eq u en c y   [ 3 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       A   N o ve l D is p la ce men t - a mp lifyin g   C o mp lia n t Mec h a n is I mp leme n ted   o n   a   ….   ( R a mo n   C a b ello - R u iz )   1859   A   m ec h an ical  a m p li f ier   is   d ev ice  th a h a s   th ab ilit y   to   tr an s f o r m   t h d is p lace m e n ap p lied   to   th e   in p u i n   an   a m p l if ied   v er s io n   o f   it,  o b tain ed   at  th o u t p u o f   th s y s te m .   T h u s o f   th ese  m ec h a n i s m s   allo w s   o b tain in g   a m p lifi ca tio n   o r   g a in   o f   m ec h a n ical  s ig n al s   d u e   to   th a s s e m b lin g   o f   s i m p le   p ar ts   s u c h   a s   r ig id   b ea m s   co n n ec ted   b y   ass e m b l y   b o lts   [ 4 ] .   T h d is p lace m e n s e n s iti v it y   is   d e f i n ed   as   th e   d is p lace m en o f   t h m o v i n g   m as s   p er   u n it   o f   g r av ita tio n al  ac ce ler atio n   g   [ 5 ] .   Fo r   th ca lcu latio n   o f   s u c h   s en s iti v it y ,   it  i s   n ec e s s ar y   to   s tar t   f r o m   Ne w to n 's   s ec o n d   la w   t h at  estab lis h es  t h at  th ac ce ler atio n   o f   an   o b j ec is   d ir ec tly   p r o p o r tio n al  to   th n et  f o r ce ,   th at   ac ts   o n   it a n d   in v er s el y   p r o p o r tio n al  to   its   m as s T h is   la w   is   r ep r esen ted   b y   ( 1 ) .                                 ( 1 )     W h er F   is   th n et  f o r ce ,   m   is   th m ass   o f   th s y s te m   a n d   a   is   th ac ce ler atio n .   S u s p en s i o n   b ea m s ,   co n n ec ted   to   th m o b ile  m ass ,   ar af f ec ted   b y   t h i n er tia  o f   t h m a s s ,   s o   th eir   le n g th   i s   ch a n g ed ,   as  r es u lt  o f   th s e n s e   o f   ac ce ler atio n .   T h is   d ef o r m atio n   i s   p r o p o r tio n al  to   th f o r ce   th at  ca u s e s   it.  T h u s ,   t h r elatio n s h ip   b et w ee n   th m o v e m e n o f   b ea m s   a n d   th f o r ce   ac tin g   d ir ec tl y   o r   in d ir ec tl y   is   ac co r d in g   to   Ho o k e's  la w ,   w ich   is   ex p r ess ed   b y   ( 2 ) .                                                                                                                                                                                                      ( 2 )     W h er x   is   th d is p lace m e n t a n d   k   is   th s ti f f n es s   co n s tan t o r   co n s tan t o f   th s p r i n g ,   g i v en   b y   ( 3 ) :            (         )                                                                                                                                                                      ( 3 )     w h er E   is   t h eYo u n g ' s   m o d u lu s   o f   t h m ater ial,   t w b   a n d   l b   ar th t h ic k n e s s ,   w id t h   an d   le n g th   o f   th e   s u s p en s io n   b ea m s ,   r esp ec tiv el y .     I n   ( 4 )   it   s h o w   t h eq u i v ale n ce   o f   ( 1 )   an d   ( 2 ) .                                                               ( 4 )     I n   o r d er   to   o b tain   th d is p lace m en s e n s iti v it y ,   w p r o p o u s ed   to   u s x ,   o b tain ed   f r o m   ( 4 ) :                            T h ex p r ess io n   f o r   th e   d is p la ce m en s e n s i tiv it y   ca lcu latio n ,   h er d ev elo p ed ,   co n s id er s   t h ef f ec o f   ac ce ler atio n   an d   allo w s   u s   to   g et  v er y   clo s v al u e s   to   th o s o b tain ed   th r o u g h   s i m u latio n .   Dis p lace m e n t   s e n s it iv i t y   w ill   r e m ai n   co n s ta n w i t h i n   a   f r eq u en c y   r an g b e f o r an y   r eso n an ce   f r eq u en c y   [ 6 ] .   T h is   h ap p en s   s in ce ,   a s   it   is   w id el y   k n o w n ,   b ef o r th e   r eso n a n ce   f r eq u e n c y ,   th e   d ev ice   w ill   o p er ate  ac co r d in g   to   t h d esi g n   r eq u ir e m en t s ,   u n d er   th o s it   w a s   d ev elo p ed .   I t   is   r ec o m m en d ed   to   d esig f o r   h ig h   o p er atio n   f r eq u e n cie s ,   to   av o id   lo w   r eso n a n ce   f r eq u en ci es.   I n   t h is   w o r k ,   an   i m p r o v e m e n o n   th e   d is p lace m en t   s e n s i tiv it y   a n d   o p er atin g   f r eq u en c y   w it h   t h e   i m p le m en ta tio n   o f   D is p lace m en t - a m p li f y i n g   C o m p lia n t M e ch an i s m   ( DaCM) ,   is   p r ese n ted .     T o   o b tain   th o p er atio n   f r eq u e n c y   o f   an   ac ce ler o m eter ,   ( 6 )   is   u s ed   [ 7 ] .                                                        ( 6 )     w h er N   is   t h n u m b er   o f   s u s p en s io n   b ea m s .   T h d esig n   an d   s i m u lat io n s   wer r ea lized   co n s id er in g   t h in - p lan m o d e   o f   o p er atio n .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     2 . 1 .   T heo re t ica A na ly s is   a n S i m u la t io n   o f   Dis pla ce m e nt  S ens it iv it y   a nd   O pera t ing   F re qu ency   o f   a   Ca pa cit iv e   Co nv ent io na l A c ce lero m et er   ( CCA) .   T h ac ce ler o m eter s   ar d ev ices  u s ed   to   m ea s u r ac ce ler atio n   an d   v ib r atio n .   T h ese  d ev ices  co n v er t   th ac ce ler atio n   o f   t h g r av it y   o r   o f   t h m o v e m e n in to   an   elec tr ical   a n alo g ical   s i g n al,   p r o p o r tio n al  to   th e   f o r ce   ap p lie d   to   th s y s te m   [ 8 ] .   Fig u r 1   s h o w s   t h m ai n   ele m en ts   o f   C C A .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7     1 8 5 8     1 8 6 6   1860   T h p u r p o s es o f   th is   w o r k   ar e :   a.   T o   i m p r o v t h d is p lace m e n s en s iti v it y   a n d   o p er atin g   f r eq u en c y .   b.   T o   v alid ate  th th eo r etica r esu lts   o f   ac ce ler o m eter s   ( C C A   an d   C A E B )   r esp o n s es  w i th   An s y s   s o f t w ar e,   w h ich   m a k es  m o d eli n g   b y   Fi n ite  E le m en t M et h o d .   Fig u r 2   s h o w s   t h d i m en s io n s   o f   t h ca p ac itiv ac ce ler o m eter T ab le  1   s h o w s   t h p r o p er ties   o f   Sil ico n .             Fig u r 1 .   Ma in   ele m e n t s   o f   t h C C A     Fig u r 2 .   Di m e n s io n s   o f   t h C C A       T ab le  1 .   P r o p er ties   o f   Sil ico n   [ 9 ]   P r o p e r t y   V a l u e   D e n si t y ,   ρ   2 3 3 0   k g / m 3   T h e r mal   Ex p a n s i o n   C o e f f i c i e n t α   2 . 6   x   1 0 - 6   1 / ° C   Y o u n g ´ s mo d u l u s,   E   1 3 1   G P a   P o i sso n   r a t i o   0 . 3 3   D i me n s i o n l e ss       T o   o b tain   th d is p lace m e n t   s en s iti v it y   an d   o p er atin g   f r eq u en c y   ( 5 )   an d   ( 6 ) ,   w er e   e m p lo y ed   r esp ec tiv el y .   T ab le  2   s h o w s   th ca lcu lated   v al u es.       T ab le  2 .   Valu es o f   C C A   in   t h e   in - p la n m o d e   P a r a me t e r   V a l u e   D i sp l a c e me n t   se n si t i v i t y ,   x   1 . 0 9   µ m / g   O p e r a t i n g   f r e q u e n c y ,   f   4 7 5 . 3 5   H z             Fig u r 3 .   Dis p lace m e n t se n s i ti v it y   o f   C C A     Fig u r 4 .   Op er atin g   f r eq u en c y   o f   C C A   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       A   N o ve l D is p la ce men t - a mp lifyin g   C o mp lia n t Mec h a n is I mp leme n ted   o n   a   ….   ( R a mo n   C a b ello - R u iz )   186 1       I n   o r d er   to   v alid ate  t h ca lc u l ated   v al u es,  i n   s i m u la tio n s ,   1   g   ( 9 . 8 1   m /s 2 )   is   ap p lied .   Fi g u r es  3   an d   4   s h o w   th d is p lace m en s en s i tiv it y ,   as  w e ll  as  th e   o p er atin g   fr eq u en c y   th a co r r esp o n d s   to   th in - p lan e   v ib r atio n   m o d e,   r esp ec tiv el y .       T h th eo r etica r esu lt   o f   d is p lace m e n s e n s i tiv it y   h a s   v a lu o f   1 . 0 9   µ m / g ,   w h ile  t h s i m u lat io n   r esu lt  v alu i s   1 . 1 2   µm / g .   Fro m   th e s r esu lts ,   t h d is p lace m en s e n s it iv i t y   h as  an   er r o r   o f   2 . 7 %.  Fo r   th ca s o f   th e   o p er atin g   f r eq u e n c y   th e o r etica l v alu e   is   4 7 5 . 3 5   Hz  an d   s i m u lated   r es u lt i s   4 7 1 . 0 5   H z ;   th er r o r   is   0 . 9 %,   w it h   r esp ec t to   th t h eo r etica r esu lt s .     2 . 2 .   T heo re t ica A na ly s is   a n S i m u la t io o f   D is pla ce m e nt   S ens it iv it y   a nd   O pera t ing   F re qu ency   o f   a   Ca pa ci t iv Acc eler o m et er   w it h E x t en ded B ea m s   ( CAEB   ) .   On ce   t h ca lc u lat io n s   h a v b ee n   m ad f o r   C C A   s u b j ec ted   at  1 g ,   th ca s o f   th e   C A E B   w ill   b e   an al y s ed ,   w it h   t h s a m ac c eler atio n   co n d i tio n .   Fi g u r 5   s h o w s   t h d i m en s io n s   o f   t h is   ac ce ler o m eter ,   g en er ated   f r o m   ch a n g in   t h g eo m etr y   o f   th co n v e n ti o n al  m a s s ,   i n te n d ed   to   ex ten d   th len g t h   o f   t h e   s u s p en s io n   b ea m s ,   w it h o u e x ce s s iv el y   r ed u ce   t h v alu o f   th m as s ,   as  it  is   r eq u ir e d   b y   eq u at io n   o f   s en s iti v it y   ( 5 ) .   T ab le  3   s h o w s   th th eo r etica l r es u lt s   o b tain ed   b y   ( 5 )   an d   ( 6 ) .         Fig u r 5 .   Di m e n s io n s   o f   a n   ac ce ler o m e ter   w i th   e x te n d ed   b ea m s       T ab le  3 .   Valu es o f   C A E B   in - p lan m o d e   P a r a me t e r   V a l u e   D i sp l a c e me n t   s e n si t i v i t y ,   x   1 0 . 7 4   µ m / g   O p e r a t i n g   f r e q u e n c y ,   f   1 5 2 . 0 6   H z             Fig u r 6 .   Dis p lace m e n t   s e n s i ti v it y   o f   C A E B     Fig u r 7 .   Op er atin g   f r eq u en c y   o f   C A E B       Fig u r es  6   an d   7   s h o w   th d is p lace m en t   s e n s iti v it y   a n d   th o p er atin g   f r eq u e n c y   t h at  co r r esp o n d s   to   th v ib r atio n   in - p lan m o d e,   r esp ec tiv el y .   T h d ata  w er e   o b tain ed   b y   s i m u latio n s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7     1 8 5 8     1 8 6 6   1862   T h th eo r etica r esu lt  o f   d i s p lace m e n t   s e n s it iv i t y   h as  v al u o f   1 0 . 7 4   µm / g   w h ile  t h s i m u lat io n   r esu lt  v alu i s   1 0 . 7 7   µm /g .   F r o m   t h ese  r es u lt s ,   th d is p lac e m en t   s en s iti v it y   h a s   an   er r o r   o f   0 . 2 7 % .   Fo r   t h ca s o f   th o p er atin g   f r eq u en c y   th eo r etica v al u is   4 7 5 . 3 5   Hz  an d   s i m u la ted   r esu lt  i s   1 5 2   Hz,   th er r o r   is   0 . 0 4 %,  w it h   r esp ec t to   th t h e o r etica l r esu lts .   I ca n   b o b s er v ed   th at  t h d is p lace m en t   s en s iti v it y   f o r   th c ase  o f   C A E B ,   is   ap p r o x i m atel y   1 0   ti m es   h ig h er   t h an   i n   th ca s o f   C C A ,   b u in   t h ca s o f   t h o p er atin g   f r eq u e n c y ,   t h r esp o n s is   3   ti m e s   lo w er .   W ith   th i m p le m e n tatio n   o f   Dis p lace m e n t - a m p li f y i n g   C o m p lian Me ch a n i s m   ( Da C M) ,   th m a s s   w i ll  b r ed u ce d   to   ah alf   o f   th o r ig i n al  s ize.   T h is   f ac w i ll  i m p r o v th o p er atin g   f r eq u e n c y   an d   d is p lace m en t   s en s iti v it y .       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S       I n   th i s   s ec tio n ,   t h s i m u latio n   r esu l ts   o f   C C A   a n d   C A E B   w it h   th i m p le m en ta tio n   o f   DaCM ´ s   ar e   p r esen ted .     Fig u r 8   s h o w s   t h d i m en s io n s   o f   C C w it h   t h Da C M   ad a p ted .   As   it   ca n   b o b s er v ed ,   th h ei g h t   o f   th is   C C A   is   r ed u ce d   b y   h al f ,   co m p ar ed   w it h   t h p r ev io u s   C C A .   I m u s b m e n tio n   t h a th e   n o v el  Da C M   g eo m etr y   is   g e n er ated   b y   r ele v an s tr u c tu r al  m o d if ica tio n s   to   th o n r ep o r ted   in   [ 6 ] .   T h s i m u lat io n s   w er e   ca r r ied   o u as  it   w as  d e s cr ib ed   in   s ec tio n s   2 . 1   an d   2 . 2 ,   f o r   th s tr u ct u r es   w it h o u t   DaC M .   Fig u r es  9   a n d   1 0   s h o w   t h s i m u latio n   r es u lts   o f   d is p lace m e n t   s e n s it iv i t y   a n d   o p er atin g   f r eq u e n c y   f o r   t h in - p lan m o d e,   r esp ec tiv el y .         Fig u r e   8 .   Di m e n s io n s   o f   C C A   w it h   Da C M             Fig u r 9 .   Dis p lace m e n t   s e n s i ti v it y   o f   C C A   w it h   DaCM     Fig u r 1 0 .   Op er atin g   f r eq u e n c y   o f   C C A   w it h   Da C M       As  it  ca n   b n o ted ,   th Da C i m p le m e n tatio n   i m p r o v e d   5 3 an d   5 1 w it h   r esp ec to   th e   d is p lace m e n t   s e n s it iv it y   a n d   o p er atin g   f r eq u en c y ,   r esp ec ti v e l y ,   co m p ar ed   w it h   C C A .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       A   N o ve l D is p la ce men t - a mp lifyin g   C o mp lia n t Mec h a n is I mp leme n ted   o n   a   ….   ( R a mo n   C a b ello - R u iz )   1863   I n   [ 6 ]   s i m ilar   ac ce ler o m e ter   to   C C w it h   d i f er en DaCM   i s   p r esen ted ,   s h o w i n g   an   i m p r o v e m e n t   o f   6 1 in   d is p lace m e n s e n s iti v it y   a n d   3 5 in   o p er atin g   f r e q u en c y   co m p ar ed   to   s y s te m   p r o v id ed   in   [ 1 0 ] ,   s i m ilar   to   th C C A   h er an al y ze d .   T h is   f ac in d icate s   th at  o u r   i m p r o v e m e n t s   in   d is p lace m en s en s iti v it y   ar e   v er y   clo s to   [ 6 ] .   On   th o th er   h an d ,   o u r   p er ce n tag o f   t h i m p r o v e m e n i n   th o p er atin g   f r eq u en c y   i s   h i g h er .   I m u s t   b m en tio n   th a t   co m p ar in g   t h to tal   s ize   o f   o u r   s y s te m   w it h   t h u s ed   in   [ 6 ] ,   o u r   p r o p o s ed   d ev ice  is   3 6 % s m aller .   T ab le  4   s h o w s   co m p ar i s o n   o f   th s i m u la tio n   r es u lt s   b et w ee n   C C A   an d   C C A   w i th   Da C M.       T ab le  4 .   C o m p ar is o n   o f   th s i m u latio n   r es u lt s   f o r   th i n - p la n m o d e   D i sp l a c e me n t   S e n si t i v i t y   o f   CCA   D i sp l a c e me n t   se n si t i v i t y   o f   C C A   w i t h   D a C M   O p e r a t i n g   f r e q u e n c y   o f   C C A   O p e r a t i n g   f r e q u e n c y   o f   C C A   w i t h   D a C M   1 . 1 2   µ m / g   1 . 7 2   µ m / g   4 7 1 . 1 1   H z   7 1 1 . 5 2   H z       Fig u r 1 1   s h o w s   t h d i m e n s io n s   o f   C A E B   w ith   Da C M.           Fig u r 1 1.   Di m en s io n s   o f   C AE B   w ith   DaCM       T h d is p lace m e n t   s e n s iti v it y   a n d   o p er atin g   f r eq u en c y   ar s h o w n   in   F ig u r es 1 2   an d   1 3 ,   r es p ec tiv el y .             Fig u r 1 2 .   Dis p lace m en t   s e n s i tiv it y   o f   C A E B   w i th   DaCM     Fig u r 1 3 .   Op er atin g   f r eq u e n c y   o f   C A E B   w it h   DaCM       A   r es u m o f   t h s i m u latio n   r e s u lt s   b et w ee n   C A E B   an d   C A E B   w it h   DaCM  i s   s h o w n   i n   T ab le  5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7     1 8 5 8     1 8 6 6   1864   T ab le  5 .   C o m p ar is o n   o f   th s i m u latio n   r es u lt s   f o r   th i n - p la n m o d e.   D i sp l a c e me n t   se n si t i v i t y   o f   C A EB   D i sp l a c e me n t   se n si t i v i t y   o f   C A EB   w i t h   D a C M   O p e r a t i n g   f r e q u e n c y   o f   C A EB   O p e r a t i n g   f r e q u e n c y   o f   C A EB   w i t h   D a C M   1 0 . 7 7   µ m / g   1 3 . 1 8   µ m / g   1 5 2   H z   2 4 5 . 3 8   H z       As  it  ca n   b o b s er v ed ,   th i m p le m e n tat io n   o f   Da C to   th C A E B ,   i m p r o v t h d is p lace m e n t   s en s iti v it y   b y   2 2 . 4 %,  an d   th o p er atin g   f r eq u e n c y   b y   6 1 . 4 %,  co m p ar ed   w it h   alo n C A E B   th r esp o n s e.   T h e   ar ea   o f   th co m p lete  s y s te m   i s   o f   7   m m   x   7   m m .       4.   CO NCLU SI O N S   T h er r o r   b etw ee n   s i m u la ted   an d   ca lc u lated   r es u lt s   o f   d i s p lace m e n t   s en s iti v it y ,   f o r   th in - p lan e   m o d o f   v ib r atio n   is   v er y   s m al l,  2 . 7 % f o r   C C A   a n d   0 . 2 7 % f o r   C A E B .   Fo r   th o p er atin g   f r e q u en c y   th er r o r   is   0 . 9 an d   0 . 0 4 f o r   C C A   an d   C A E B ,   r esp ec tiv el y .   T h er ef o r e,   it  ca n   b c o n clu d ed   th at  th eq u atio n s   u s ed   to   ca lcu late  t h ese  p ar a m eter s   ar ap p r o p r iated   f o r   th g eo m etr ie s   o f   th e s es s y s te m s     T h ex ten s io n   o n   t h le n g t h   o f   th e   CA E B ´ s   b ea m s   i m p r o v es  th e   d is p lace m en t   s e n s it iv i t y ,   1 0   ti m e s   h ig h er   t h an   i n   t h ca s o f   C C A .   B u t,  i n   th ca s o f   t h o p er atin g   f r eq u e n c y ,   t h a n s w er   is   r ed u ce d   b y   3   ti m e s .   T h im p le m e n tatio n   o f   Da C M   to   th C C A ,   i m p r o v e s   th d is p lace m e n s en s iti v it y   b y   5 3 an d   th e   o p er atin g   f r eq u e n c y   b y   5 1 %,  co m p ar ed   w it h   C C A   r esp o n s e.   T h i m p le m en ta tio n   o f   Da C to   t h C A E B ,   i m p r o v e s   t h d is p lace m e n t   s e n s iti v it y   b y   2 2 . 4 %,  an d   th o p er atin g   f r eq u e n c y   b y   6 1 . 4 %,  co m p ar ed   w i th   C A E B   r esp o n s e.   I n   b o th   ca s es,  th i m p le m en ta tio n   o f   DaCM,   r eq u ir ed   m o d i f icatio n   o n   m a s s   o f   t h ac ce le r o m eter s .   T h to tal  s ize  o f   t h s y s te m s   ar s i m ilar ,   b u th e   p er f o r m a n ce   is   b etter   f o r   th e   ca s o f   t h e   ac ce ler o m eter   w it h   ex ten d ed   b ea m s ,   esp ec iall y   f o r   th i m p r o v e m en t o f   t h o p er atio n   f r eq u e n c y .       ACK NO WL E D G E M E NT S   R   C ab ello   an d   P   Var g as  ex p r ess ed   th eir   s i n ce r th a n k s   t o   C ON A C YT   f o r   th s c h o la r s h ip   w it h   g r an t s   r ef er en ce   3 7 6 5 6 6 /2 4 8 5 7 6   an d   4 8 4 3 9 2 /2 7 3 9 2 8 ,   r esp ec tiv el y .       RE F E R E NC E S     [1 ]   P ra sh a n S in g h ,   P ra c h G u p ta,  P o o ja  S riv a sta v a ,   M a n ish   G o s w a m i B. R.   S in g h ,   2013 ,   De sig n   a n d   A n a lys is  o f   Hig h   Res o n a n Fre q u e n c y   ( 1   M Hz M EM S   Acc e ler o me ter ,   P ro c .   I EE 9 7 8 - 1 - 4 6 7 3 - 5 6 3 0 - 5.   [2 ]   Ba z a z   S h a f a a t,   A b id   I,   S h u ja  K ,   2 0 1 3 ,   M o n o li th ic  T ri - A x e s   Nic k e l - Ba s e d   A c c e lero m e ter  De sig n   V e rif ied   T h ro u g h   F i n it e   E lem e n A n a l y sis ,   Ara b   J   S c E n g 38 ,   p p .   2 1 0 3 2 1 1 3 .   [3 ]   Jin g   Zh a n g ,   Ya n   S u ,   Qin   S h i,   An - P in g   Qiu ,   2 0 1 5 ,   M icr o e lec tro m e c h a n ica Re so n a n A c c e lero m e ter  De sig n e d   w it h   a   Hig h   S e n siti v it y S e n so rs   1 5   ( 1 2 )   3 0 2 9 3 3 0 3 1 0 .   [4 ]   Ke n n e d y - Ca b r e ra   D,  He rn a n d e z - T o rre J,  H e rre ra - M a y   L ,   M irele Jr  Ga rc ia  J,  S a u c e d a - Ca rv a jal  A ,   2014 ,   F a b rica c io n   y   c a ra c teriz a c io n   d e   u n   a m p li f ica d o m e c a n ico   f le x ib le ,   Rev ista   M e x ica n a   d e   Fi isic a 6 0   ( 2 0 1 4 ) ,   p p .   282 2 8 9 .   [5 ]   M o u ra d   Be n m e ss a o u d ,   M e k k a k i a   M a a z a   Na sre d d in e ,   2 0 1 3 ,   Op t im iz a ti o n   o f   M EM S   C a p a c it iv e   A c c e ler o m e ter ,   M icr o sy s T e c h n o l ,   1 9   ( 5 ) ,   p p .   7 1 3 - 7 2 0 .   [6 ]   Kh a n   S a m b u d d h a ,   2 0 1 3 ,   De v e lo p m e n o f   M icro m a c h in e d   a n d   M e so - sc a le  M u lt i - a x is  A c c e l e ro m e t e rs  w it h   Disp lac e m e n t - a m p li fy in g   Co m p li a n M e c h a n ism s Do c to ra T h e sis,  De p a rt m e n o f   El e c tr o n ic  S y ste m En g in e e rin g ,   In d ian   In stit u te o f   S c ien c e ,   Ba n g a lo re ,   In d ia.   [7 ]   X ie  Jia n b in g ,   S o n g   M e n g ,   YU u a n   W e izh e n g ,   2 0 1 3 ,   A   h i g h   S e n siti v it y   M icr o ma c h i n e d   Acc e ler o me ter   wit h   a n   En h a n c e d   In e rti a M a ss   S OI  M EM S   Pro c e ss ,   I P r o c e e d in g Na n o /M icro   E n g in e e re d   a n d   M o lec u lar  S y ste m s   (NEM S ),   2 0 1 3   8 t h   IEE E   In ter n a ti o n a C o n f e re n c e   o n   S u z h o u ,   C h i n a ,   p .   3 3 6 - 3 3 9 .   [8 ]   M a n z a n a re s A ,   2 0 0 8   Est u d io   d e   m o d e lo s m a te m a ti c o s d e   a c e lero m e tro s co m e r c iale s ,   T h e sis.   [9 ]   A NSYS   2 0 1 6   A n s y s -   S i m u latio n   Driv e n   P r o d u c De v e lo p m e n t.   h tt p :/ /w ww . a n s y s.co m / .   [1 0 ]   A b d o lv a n d   R,   A m in V ,   Ay a z i   F ,   2 0 0 7 ,   S u b - M icro - G ra v it y   in - P la n e   A c c e lero m e ters   w it h   Re d u c e d   C a p a c it i v e   G a p s an d   Ex tra S e is m ic M a ss ”,   J .   M icr o e lec tro me c h .   S y st.   v o l.   1 6   n o .   5   p p .   1 0 3 6 1 0 4 6 .       AP P E NDI A   C o d g en er ated   en   M A T L A B   f o r   ca lcu latio n   o f   d is p lace m en t sen s iti v it y   a n d   o p er atio n   f r eq u en c y .     clear all   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E C E     I SS N:  2088 - 8708       A   N o ve l D is p la ce men t - a mp lifyin g   C o mp lia n t Mec h a n is I mp leme n ted   o n   a   ….   ( R a mo n   C a b ello - R u iz )   1865   close all   clc     wb=25*10^ - 6   E=131*10^9;   h=25*10^ - 6;   g=9.81   pi=3.141592;     lb=input(Provide the arm´s length  ');   k1=(wb/lb)^3;   k=E*h*k1;   m=input ('Provide the mass of the  system ');   x=(m*g)/(4*k)   f=(1/(2*pi))*((4*k)/m)^0.5       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       M a r g a r ita   Te c p o y o tl   To r r e s   re c e iv e d   th e   M a th e m a ti c ian   d e g re e   f ro m   th e   Un iv e rsit y   o f   P u e b la ,   M e x ico ,   in   1 9 9 1 .   F r o m   th is  Un iv e rsit y ,   sh e   w a a lso   g r a d u a ted   a El e c tro n ic  En g i n e e in   1 9 9 3 .   S h e   re c e iv e d   th e   M . S c .   a n d   P h . D.  d e g re e in   El e c tro n ics   f ro m   Na ti o n a In stit u te  o f   A stro p h y sic s,   Op ti c a n d   El e c tro n ics ,   INA OE,   M é x ico ,   in   1 9 9 7   a n d   1 9 9 9 ,   re sp e c ti v e ly .   Dr.  T e c p o y o tl   w o rk s,  sin c e   1 9 9 9 ,   a CIIC A p   o A u to n o m o u Un iv e rsit y   o f   M o re lo s,  M e x ico ,   w h e r e   sh e   is   c u rre n tl y   ti tu lar  p ro f e ss o r .   S h e   h a s b e e n   v isit in g   re se a rc h   sc i e n ti st i n   Un iv e rsity   o Bristo (2 0 0 1 ),   UK .   S h e   led   th e   W in n e tea m   o f   Bo o Ca m p ,   UA EM   P o ten t ial,   o b tain i n g   a   sc h o lars h i p   f ro m   TE CHBA   f o th e   F u ll   Im m e rsio n   p ro g ra m   in   S il ico n   V a ll e y   (2 0 1 4 ).   I n   2 0 1 5   sh e   w o n   th e   t h ird   p lac e   in   t h e   R o y a A c a d e m y   o f   En g in n e ri n g   in   th e   L e a d e rs  in   I n n o v a ti o n   F e ll o w sh ip f in a p it c h   se ss io n ,   i n   UK .   S h e   h a c u rre n tl y   f o u p a ten ts  ti tl e s,  tw o   c o p y rig h ts ,   a n d   o n e   trad e m a rk .   S h e   is  c o - f o u n d e o f   INN T ECV ER.   S h e   h o l d th e   sta tu o f   N a ti o n a Re se a rc h e r   (S NI),  in   M e x ico   sin c e   1 9 9 9 .   H e m a in   re s e a rc h   in tere s in c lu d e M EM S ,   A n ten n a   d e sig n ,   M ic ro w a v e   d e v ice s,  e n trep re n e u rsh ip   a n d   in n o v a ti o n a n d   a lso ,   d e v e lo p m e n o f   e d u c a ti o n a p ro g r a m s.       Ra m o n   C a b e ll o   R u iz   re c e iv e d   th e   d e g re e   o f   M e c h a n ica En g in e e (2 0 1 0 f ro m   th e   A u to n o m o u s   Un iv e rsit y   o f   M o re lo (UA EM ),   M e x ico .   He   o b tai n e d   th e   M . S c .   f ro m   Ce n ter  f o A p p li e d   Re se a rc h   in   En g in e e rin g   a n d   A p p li e d   S c ie n c e (CIIC A p ),   M e x ico ,   in   2 0 1 2 .   Ra m o n   Ca b e ll o   is  stu d y in g   in   a   P h P ro g ra m   o f   En g in e e rin g   in   CIICA p .   He   tea c h a th e   F a c u lt y   o f   Ch e m ica l   S c ien c e a n d   En g in e e rin g   a th e   UA EM .           J o   G e r a r d o   Ve r a   is  g ra d u a ted   f ro m   th e   T e c h n o l o g ica In stit u te o f   M o re li a   a s   El e c tro n ic E n g in e e r.   Cu rre n tl y ,   h e   is  o rg a n izin g   m e m b e o f   ROPE e d it i o n V II   a n d   V III.   He   re c e iv e d   th e   EG RET EC  2 0 0 9   a w a rd   a Yo u n g   G ra d u a ted   f ro m   th e   G r a d u a ted   A ss o c iatio n   o f   th e   T e c h n o l o g ica I n stit u te  o f   M o re li a .   He   g o h is  M a ste d e g re e   w it h   h o n o rs  in   th e   Re se a rc h   Ce n ter  o f   En g in e e rin g   a n d   A p p li e d   S c ien c e (CIIC A p b e lo n g in g   to   t h e   A u to n o m o u Un iv e rsit y   o M o re lo S tate   (UA EM ).   He   a lso   g o th e   P h d e g re e   in   En g in e e rin g   a n d   A p p li e d   S c ien c e   in   E lec tri c a a re a .   G e r a rd o   V e ra   is  p a rt  o th e   d e v e lo p m e n o f   th e   c u rricu lu m   o th e   M a ste in   C o m m e r c ializa ti o n   o f   In n o v a ti v e   Kn o w led g e   a n d   th e   Ba c h e lo o n   T e c h n o l o g y ,   b o th   o f   CIICA p - U A EM .   He   w a p a rt  o f   th e   w in n e tea m   o f   th e   Bo o tCam p   2 0 1 3   o rg a n ize d   b y   Tec h B A ,   a lso   h e   is  p a rt   o f   th e   w in n e tea m   o f   a   sc h o lars h ip   to   b e   p a rt  o f   th e   p ro g ra m   F U L L   IM M ERS ION   in   T e c h B A   S il ico n   V a ll e y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I J E C E    Vo l.  7 ,   No .   4 A u g u s t   201 7     1 8 5 8     1 8 6 6   1866     Ped r o   Va r g a Cha b l é   Re c e iv e d   th e   B.   S c .   De g re e   b y   th e   A u to n o m o u Un iv e rsity   Ju a r e z   f ro m   T a b a sc o   in   2 0 0 8 .   F ro m   2 0 0 9   to   2 0 1 2 ,   h e   w a Tec h n ica S p e c ialist  A s se s m e n o f   L ig h ti n g   Co n d it i o n s   a n d   No n - I o n izi n g   Ra d iatio n ,   NO M - 0 2 5 - S T P S - 2 0 0 8   a n d   NO M - 0 1 3 - S T P S - 1 9 9 3   re sp e c ti v e l y ,   i n   En v iro n m e n tal  T e c h n o lo g y   S . A   o f   C. V .   I n   2 0 1 4   h e   re c e iv e d   th e   M . S c .   De g re e   a th e   A u to n o m o u s   Un iv e rsit y   o f   M o re lo S tate   (UA EM ).   He   is  a   P h stu d e n a t h e   Re se a rc h   Ce n ter  o n   En g in e e rin g   a n d   A p p li e d   S c ien c e   (CIICA p o f   th e   U A EM .   His  c u rre n re se a rc h   in tere st  a re   F EA ,   m icro g rip p e r,   m icro a c tu a to rs an d   V L S I.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.