Publication

Theoretical study of an electrostatically actuated torsional microsensor for biological applications

2018
Journal Articles

Résumé

We develop an analytical formulation to calculate the induced resonance frequency shifts of an electrostatically actuated torsional microsensor due to an added bio-mass (E. coli). Based on a lumped-parameter model, we investigate the static and the linear eigenvalue problem of the torsional microsensor. The added mass is modeled as a point mass load placed on different locations along the x-axis of the microsensor. A closed-form expression is determined to calculate the frequency shift under a DC voltage as a function of the added mass. Finite Element Analysis (FEA) results show good agreement with the analytical approach.

Source officielle

https://infoscience.epfl.ch/entities/publication/92ae2301-954d-4cd0-8e4e-0ddb80c8fd1c

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Concepts associés (32)

Mécanique analytique

La mécanique analytique est une formulation de la mécanique classique basée sur le calcul variationnel. La mécanique analytique s'est avérée un outil très important en physique théorique. En particulier, la mécanique quantique emprunte énormément au formalisme de la mécanique analytique. Contrairement à la mécanique d'Isaac Newton qui s'appuie sur le concept de point matériel, la mécanique analytique se penche sur les systèmes arbitrairement complexes, et étudie l'évolution de leurs degrés de libertés dans ce qu'on appelle un espace de configuration.

Valeur propre, vecteur propre et espace propre

En mathématiques, et plus particulièrement en algèbre linéaire, le concept de vecteur propre est une notion algébrique s'appliquant à une application linéaire d'un espace dans lui-même. Il correspond à l'étude des axes privilégiés, selon lesquels l'application se comporte comme une dilatation, multipliant les vecteurs par une même constante. Ce rapport de dilatation est appelé valeur propre, les vecteurs auxquels il s'applique s'appellent vecteurs propres, réunis en un espace propre.

Méthode des éléments finis

En analyse numérique, la méthode des éléments finis (MEF, ou FEM pour finite element method en anglais) est utilisée pour résoudre numériquement des équations aux dérivées partielles. Celles-ci peuvent par exemple représenter analytiquement le comportement dynamique de certains systèmes physiques (mécaniques, thermodynamiques, acoustiques).

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