Mikro-optik Tarayıcıların Titreşimi

Abstract

Bu çalışmada, çeşitli ayna ve kiriş geometrilerine sahip micro-optic tarayıcı sistemlerinin serbest titreşim modlarının ve bu modlara ait doğal titreşim frekanslarının hesaplanması için analitik yöntemler geliştirilmiştir. Doğal frekanslar ayrık tek serbestlik dereceli ve sürekli matematiksel modeller kullanılarak hesaplanmıştır. Analitik formülasyonlar orthotropic malzemeler için elde edilmiştir. Analitik doğal frekans sonuçları ANSYS™ programı ile yapılan üç boyutlu sonlu elemanlar sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar simülasyonu sonuçları ve analitik çözümler kısmen deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Yeni kiriş geometrisi tasarımları araştırılmış ve serpentine şekilli kiriş sonuçları klasik kirişlerle karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar simülasyonları ve deney sonuçları analitik formüllerin makul olduğunu ve formüllerin ön tasarım aşamalarında ilk boyutlandırma hesapları için kullanılabileceğini göstermiştir.

In this work, analytical formulations are developed to calculate free vibration modes and corresponding frequencies of micro-optical scanners for various beam and mirror geometries. Natural frequencies are calculated using discrete one-degree-of-freedom and continuous mathematical models. Analytical derivations are made for orthotropic materials. Analytical natural frequency results are compared with three dimensional finite element method (FEM) simulation results using ANSYS™ for a wide range of beam dimensions. FEM simulation predictions and analytical calculations are partly verified by experimental results. New beam geometry designs are searched and serpentine shaped beam geometry is compared with classical designs. FEM simulations and experimental results showed that the analytical formulations are reasonable and they can be used for first dimensioning purposes at early design steps.