Luận án Nghiên cứu thiết kế chế tạo vi cảm biến vận tốc góc âm thoa và cảm biến gia tốc kiểu tụ

i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng 
dẫn của GS.TS Vũ Ngọc Hùng. Các số liệu, kết quả nghiên cứu là trung thực và 
chưa từng được tác giả khác công bố. 
Người hướng dẫn khoa học 
GS. TS Vũ Ngọc Hùng 
Tác giả 
Nguyễn Ngọc Minh 
ii 
LỜI CÁM ƠN 
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc đến GS.TS Vũ 
Ngọc Hùng người thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận 
lợi cho tôi trong quá trình thực hiện luận án. Những lúc gặp khó khăn trong công 
việc cũng như trong cuộc sống, thầy luôn ở bên quan tâm, động viên, khích lệ tôi 
kịp thời. Là nhà khoa học mẫu mực, thầy đã truyền cảm hứng, truyền lửa cho tôi 
giúp tôi vượt qua mọi thử thách, khó khăn để học tập, để nghiên cứu khoa học và 
vươn tới đỉnh cao của trí thức. 
Tôi xin chân thành cảm ơn Viện ITIMS, Phòng đào tạo, trường ĐH Bách 
khoa Hà Nội đã tạo điều kiện về thời gian, vật chất và tinh thần giúp tôi hoàn thành 
luận án. 
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Phúc Dương, PGS.TS Nguyễn 
Văn Quy, PGS.TS Mai Anh Tuấn, PGS.TS Nguyễn Anh Tuấn, PGS.TS Nguyễn 
Văn Duy, PGS.TS Trịnh Quang Thông, TS Nguyễn Văn Toán và cán bộ Viện 
ITIMS đã dạy bảo và động viên giúp tôi hoàn thành luận án 
Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Chu Mạnh Hoàng, TS Vũ Thu Hiền, TS. 
Ngô Đức Quân, TS Nguyễn Quang Long, ThS Hà Sinh Nhật, ThS Lê Văn Tâm 
cùng các anh chị và các bạn trong phòng thí nghiệm MEMS, Viện ITIMS, trường 
ĐH Bách Khoa Hà Nội đã hướng dẫn, động viên chia sẻ kinh nghiệm nghiên cứu 
khoa học và có những thảo luận đóng góp bổ ích giúp tôi hoàn thiện luận án. 
Tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn tới anh em, bạn bè, đồng nghiệp và người 
thân đã luôn ở bên, động viên khích lệ tôi trong thời gian qua. Tôi xin cảm ơn các 
anh chị đồng nghiệp ở bộ môn Điều khiển & Tự động hóa, Trường Đại học Sư 
phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã quan tâm, hỗ trợ tôi trong công việc để tôi có điều 
kiện hoàn thành luận án. 
Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn vô hạn tới những người thân yêu trong 
gia đình tôi. Sự động viên và hy sinh thầm lặng của bố mẹ, vợ con, các anh chị và 
các cháu là tình cảm vô giá, là động lực tinh thần lớn lao khích lệ tôi vượt qua mọi 
khó khăn trở ngại trong học tập và cuộc sống để đạt kết quả cuối cùng. 
Hà Nội, ngày tháng năm 2020 
Tác giả 
Nguyễn Ngọc Minh 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i 
LỜI CÁM ƠN ........................................................................................................... ii 
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ........................................... vi 
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... vii 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................. viii 
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 
1. Tính cấp thiết của luận án .................................................................................... 1 
2. Mục tiêu của luận án ............................................................................................. 2 
3. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 2 
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án ......................................................... 2 
5. Những đóng góp mới của luận án ........................................................................ 3 
6. Cấu trúc của luận án ............................................................................................. 4 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ..................................................................................... 5 
I.1. Công nghệ vi cơ điện tử MEMS ........................................................................ 5 
I.1.1. Giới thiệu chung .......................................................................................... 5 
I.1.2. Lịch sử phát triển ......................................................................................... 6 
I.1.3. Phân loại công nghệ MEMS ....................................................................... 8 
I.2. Cảm biến vận tốc góc .......................................................................................... 9 
I.2.1 Cảm biến vận tốc góc cổ điển ...................................................................... 9 
I.2.2 Cảm biến vận tốc góc quang học ............................................................... 11 
I.2.3 Cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử (MEMS Gyroscopes - MG) .............. 12 
I.2.4 Cảm biến vận tốc góc kiểu dao động ......................................................... 13 
I.2.4.1 Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 13 
I.2.4.2 Phương trình động lực học của cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử kiểu 
dao động ........................................................................................................... 14 
I.2.4.3 Quá trình phát triển, phân loại cảm biến vận tốc góc. .......................... 17 
I.2.5 Tình hình nghiên cứu phát triển cảm biến ................................................. 18 
I.2.5.1 Cảm biến vận tốc góc Drapper (Gimbals Gyroscope) .......................... 18 
I.2.5.2 Cảm biến dao động kiểu mâm tròn (Vibrating Ring gyroscopes) ........ 19 
I.2.5.3 Cảm biến vận tốc góc đa trục (Multi – axis input gyroscope) .............. 21 
I.2.5.4 Cảm biến vận tốc góc kiểu âm thoa (Tuning Fork Gyroscope TFG) ... 21 
I.3 Cảm biến gia tốc ................................................................................................ 26 
iv 
I.3.1 Bối cảnh lịch sử .......................................................................................... 27 
I.3.2 Phân loại cảm biến gia tốc ......................................................................... 28 
I.3.2.1 Nguyên lý hoạt động ............................................................................. 28 
I.3.2.2 Cảm biến gia tốc cân bằng lực (Force balance accelerometer) ............ 29 
I.3.2.3 Cảm biến gia tốc kiểu lệch (Deflection accelerometer) ........................ 30 
I.3.3 Các đặc trưng của cảm biến gia tốc............................................................ 31 
I.3.4 Cảm biến gia tốc MEMS ............................................................................ 32 
I.3.4.1 Cảm biến gia tốc áp điện ....................................................................... 32 
I.3.4.2 Cảm biến gia tốc áp điện trở ................................................................. 33 
I.3.4.3 Cảm biến gia tốc điện dung ................................................................... 34 
I.3.4.4 So sánh đánh giá hoạt động của ba loại cảm biến gia tốc ..................... 35 
I.3.5 Cảm biến gia tốc điện dung MEMS ........................................................... 35 
Kết luận Chương 1 .................................................................................................. 39 
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM ................................. 40 
II.1 Phương pháp phần tử hữu hạn và phần mềm ANSYS ................................ 40 
II.2 Công nghệ chế tạo vi cảm biến vận tốc góc và cảm biến gia tốc .................. 44 
II.2.1 Quy trình công nghệ chế tạo vi cảm biến vận tốc góc .............................. 44 
II.2.2 Quy trình công nghệ chế tạo vi cảm biến gia tốc ..................................... 45 
II.2.3 Thông tin kỹ thuật đối với các bước công nghệ chế tạo cảm biến ........... 47 
II.3 Phương pháp đo đáp ứng tần số của vi cảm biến ........................................ 51 
II.3.1 Phương pháp đo đáp ứng tần số của vi cảm biến gia tốc .......................... 51 
II.3.2 Phương pháp đo đáp ứng tần số của vi cảm biến vận tốc góc .................. 53 
II.4 Xây dựng hệ đo vận tốc góc ............................................................................. 54 
II.5. Xây dựng hệ đo gia tốc ................................................................................... 59 
Kết luận Chương 2 .................................................................................................. 63 
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO VI CẢM BIẾN VẬN 
TỐC GÓC MEMS KIỂU ÂM THOA ................................................................... 64 
III.1 Thiết kế mô phỏng vi cảm biến vận tốc góc kiểu âm thoa .......................... 64 
III.1.1 Thiết kế vi cảm biến vận tốc góc ............................................................. 64 
III.1.2 Cấu trúc thanh dầm sử dụng trong thiết kế cảm biến .............................. 69 
III.1.3 Kết quả tính toán mô phỏng .................................................................... 73 
III.1.3.1 Tính toán tối ưu kích thước tụ vi sai cảm ứng ................................... 73 
III.1.3.1.1 Cấu hình tụ điện MEMS ................................................................ 73 
III.1.3.1.2 Tính toán tối ưu khoảng cách điện cực của tụ vi sai cảm ứng ...... 77 
III.1.3.2 Tính toán hệ số suy hao và hệ số phẩm chất của cảm biến ................ 80 
III.1.3.3 Mô phỏng phân tích mode của cảm biến ............................................ 83 
v 
III.1.3.4 Mô phỏng các đặc trưng của cảm biến ............................................... 87 
III.2 Chế tạo vi cảm biến vận tốc góc ................................................................... 93 
III.2.1 Thiết kế mặt nạ ........................................................................................ 93 
III.2.2 Kết quả chế tạo vi cảm biến vận tốc góc ................................................. 95 
III.2.3 Khảo sát các đặc trưng của vi cảm biến vận tốc góc ............................... 99 
III.2.3.1 Đặc trưng tần số .................................................................................. 99 
III.2.3.1 Đặc trưng điện áp-vận tốc góc ......................................................... 100 
Kết luận Chương 3 ................................................................................................ 102 
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO VI CẢM BIẾN GIA TỐC 
BA BẬC TỰ DO .................................................................................................... 103 
IV.1 Thiết kế vi cảm biến gia tốc ba bậc tự do ................................................... 103 
IV.1.1 Thiết kế cảm biến gia tốc ...................................................................... 103 
IV.1.2 Kết quả mô phỏng cảm biến gia tốc ...................................................... 105 
IV.1.2.1 Mô phỏng phân tích mode................................................................ 105 
IV.1.2.2 Mô phỏng các đặc trưng của cảm biến ............................................. 107 
IV.2 Chế tạo vi cảm biến gia tốc .......................................................................... 110 
IV.2.1 Thiết kế mặt nạ ...................................................................................... 110 
IV.2.2 Kết quả chế tạo vi cảm biến gia tốc ...................................................... 111 
IV.3 Khảo sát các đặc trưng của vi cảm biến gia tốc ......................................... 113 
IV.3.1 Đặc trưng tần số .................................................................................... 113 
IV.3.2 Khảo sát đặc trưng điện áp – gia tốc của cảm biến ............................... 114 
Kết luận Chương 4 ................................................................................................ 118 
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 119 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .............. 120 
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 121 
vi 
 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
MEMS (Micro Electro-Mechanical System): Hệ thống vi cơ điện tử. 
TFG (Tuning Fork Gyroscope): Vi cảm biến vận tốc góc. 
SOI (Silicon On Insulator): Đế silic có lớp SiO2 mỏng nằm giữa đế silic và lớp 
silic linh kiện. 
DRIE (Deep Reactive Ion Etching): Ăn mòn sâu ion hoạt hóa. 
BHF (Buffered HF): Dung dịch HF pha thêm NH4F theo tỷ lệ nhất định. 
SEM (Scanning Electronic Microscope): Hiển vi điện tử quét. 
IMU (Inertial Measurement Units): Đo lường quán tính. 
IC (Integrated Circuit): Mạch tích hợp. 
vii 
DANH MỤC BẢNG 
Bảng 1.1 Tiến trình phát triển một số linh kiện MEMS điển hình. ............................ 7 
Bảng 1.2 Các thông số cơ bản của cảm biến vận tốc góc. ........................................ 17 
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị AVT-CZ. .................................................. 62 
Bảng 3.1 Thông số thiết kế của vi cảm biến vận tốc góc. ......................................... 68 
Bảng 3.2: Thông số dầm dẫn động và cảm ứng. ....................................................... 72 
Bảng 3.3 Hệ số suy hao và hệ số phẩm chất của vi cảm biến vận tốc góc loại đế tấm 
và đế khung. .............................................................................................................. 82 
Bảng 3.4 Kết quả phân tích mode của vi cảm biến vận tốc góc âm thoa. ............... 85 
Bảng 3.5: Thông số kỹ thuật của vi cảm biến vận tốc góc được chế tạo. ............... 101 
Bảng 4.1 Thông số thiết kế của cảm biến gia tốc. .................................................. 104 
Bảng 4.2 Kết quả phân tích mode của cảm biến gia tốc. ........................................ 107 
Bảng 4.3: Thông số kỹ thuật của vi cảm biến gia tốc. ............................................ 117 
viii 
 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 
Hình 1.1 Kích thước vật lý trong thế giới tự nhiên. ................................................... 5 
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ vi cơ điện tử (MEMS). .......................................... 5 
Hình 1.3: Cấu trúc tiêu biểu hệ vi cơ - điện tử tích hợp trong một chip. .................... 6 
Hình 1.4 Cấu trúc và nguyên lý chuyển động của con quay cơ học cổ điển. ........... 10 
Hình 1.5 Mô hình con quay dẫn hướng sử dụng trong lĩnh vực hàng hải. ............... 10 
Hình 1.6 Cấu hình cảm biến vận tốc góc loại sợi quang........................................... 11 
Hình 1.7 Cảm biến RLG. .......................................................................................... 11 
Hình 1.8 Một số ứng dụng của MG trong dân dụng. ................................................ 12 
Hình 1.9 Giản đồ nguyên lý xác định gia tốc coriolis.............................................. 13 
Hình 1.10 Nguyên lý cấu trúc và hoạt động của cảm biến vận tốc góc vi cơ điện tử 
kiểu dao động. ......... ... Long, Chu Mạnh Hoàng, Vũ Ngọc Hùng 
(2017), “Vi cảm biến gia tốc kiểu điện dung hai bậc tự do với độ nhạy chéo 
trục thấp”, Hội nghị Vật lý Chất rắn và Khoa học Vật liệu Toàn quốc lần thứ 
10– SPMS2017, ISBN: 978-604-95-0325-2, pp. 396-399. 
[7] Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Quang Long, Chu Mạnh Hoàng, Vũ Ngọc Hùng 
(2017), “Con quay vi cơ trục z kiểu âm thoa có độ suy hao thấp trong môi 
trường không khí”, Hội nghị Vật lý Chất rắn và Khoa học Vật liệu Toàn quốc 
lần thứ 10– SPMS2017, ISBN: 978-604-95-0325-2, pp. 365-368. 
[8] Minh Ngoc Nguyen, Long Quang Nguyen, Nhat Sinh Ha, Hoang Manh Chu, 
Hung Ngoc Vu, Trinh Duc Chu (2018), “Z-axis tuning fork gyroscope having 
a controlled anti-phase and freestanding architecture: design and 
fabrication”, International Journal of Nanotechnology (IJNT), Vol. 15, pp.14-
23 (ISI). 
[9] Nguyễn Ngọc Minh, Nguyễn Quang Long, Chu Mạnh Hoàng, Vũ Ngọc Hùng 
(2018), “Hệ đo đặc trưng điện của vi cảm biến vận tốc góc kiểu Tuning Fork”, 
Tạp chí Nghiên cứu KH & CN Quân sự, ISSN 1859 – 1043, pp. 354-369. 
[10] Minh Ngoc Nguyen, Long Quang Nguyen, Hoang Manh Chu, Hung Ngoc Vu 
(2019), “A two degrees of freedom comb capacitive-type accelerometer with 
low cross-axis sensitivity”, Journal of Mechanical Engineering and Sciences 
(JMES), Vol. 13, Issue 3, pp. 5334-5346. (Scopus Q2) 
121 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] M. J. Madou (2001), “Microfabrication”, CRC Press, Boca Raton, Florida. 
[2] N. P. Mahalik (2006), “Micromanufacturing and Nanotechnology”, Springer 
Verlag, Berlin-Heidenberg. 
[3] Mohamed Gas-El-Hak (2002), “The MEMS Handbook”, CRC Press. 
[4] S.Walsh, J.Linton, R.Grace, Marshall, S.Knutti (2000), “MEMS and MOEMS 
Technology and Applications”, edited by Rai Choudry, P.SPIE, The 
International Society for Optical Engineering, Bellingham, WA, Ch. 8, 2000. 
[5] F. Dickson (2005), “MEMS Industry Overview and Forecast”, Research 
Report IN0502565ESCA, Publication Date: August 2005. 
[6] C. Acar, A. Shkel (2009), “MEMS Vibratory Gyroscopes Structural 
Approaches to Improve Robustness”, Springer. 
[7] N. Yazdi, F. Ayazi, K. Najafi (1998), “Micromachined inertial sensors”, 
Proceedings of the IEEE/Inertial sensors, University of Michigan, Vol 86, 
No.8, 1640 – 1659. 
[8] K. T. V. Grattan, T. Sun (2000), “Fiber optic sensor technology: an 
overview”, Sensor and Actuators A, Vol. 82, No 1-3, pp. 40-61. 
[9] K. Liu, W. Zhang, W. Chen, K. Li, F. Dai, F. Cui, X. Wu, G. Ma, Q. Xiao 
(2009), “The development of microgyrocopes technology”, J. Micromech. 
Microeng, 19, 113001 (29pp). 
[10] Hervé C. Lefèvre (1997), “Fundamentals of the Interferometric Fiber-Optic 
Groscope”, Pptical review, Vol.4, No.1A, 20-27. 
[11] https://www.ion.org/museum/item_view.cfm?cid=5&scid=4&iid=8 
[12] K. M. et al.( 2003), “Proc. Commercialization of Microsystems”, COMS 2003. 
[13] Y. Mochida, M. Tamura and K. Ohwada (2000), “A Micromachined Vibrating 
Rate Gyroscope with independent beams for the drive and detection modes” 
Sensors Actuators A, Vol. 80, pp.170-178. 
[14] Tatyana Sviridova, Yuriy Kushnir, Mykhaylo Lobur, Dmytro Korpyljov 
(2008), “A Description of Electrostatic Ring Gyroscope”, MEMSTECH’2008, 
May 21-24, Polyana, UKRAINE. 
[15] P. Greiff, B. Boxenhorn, T. King (1991), “Silicon monolithic micromechanical 
gyrocopes”, Solid State Sensor and Actuators Transducer’91, pp. 966-968. 
[16] S. E. Alper, T. Akin (2000), “A planar Gyroscopes using a standard surface 
micromechanical process”, 14th European Conf. on Solid State Transducer, 
Eurosensor XIV, Copenhagen, Aug.27-30, 2000. 
122 
[17] M. W. Putty, K. Najafi (1994), “A micromachined vibrating ring gyroscope”, 
Tech. Dig. Solid-State Sens. Actuator Workshop, Hilton Head Island, SC, 
June 1994, pp. 213-220. 
[18] F. Ayazi, K. Najafi (2001), “A HARPSS polysilicon vibrating ring 
gyroscopes”, Microelectromech. Syst, 10, pp. 169-179. 
[19] G. He, K. Najafi (2002), “A single crystal silicon vibrating ring gyrocopes”, 
15
th
 IEEE Int. Conf. on Micro Electro Mechanical Systems, Las Vegas, NV, 
USA, USA, pp. 718-721. 
[20] F. Ayazi, K. Najafi (1998), “Design and fabrication of a high performance 
polysilicon vibrating ring gyrocopes”, Proc,IEEE microelectromechanical 
Systems Workshop (MEMS98), Heideberg, Germany, pp. 621-626. 
[21] A. Selvakumar, K. Najafi (1994), “High density vertical comb array 
microactuators fabricated using a novel bulk/ poly-silicon trench refill 
technology”, Tech. Dig. Solid-State sensor and Actuator Workshop, Hilton 
Head Island, SC, USA , pp. 138-141. 
[22] T. Juneau, A. P. Pisano, J. H. Smith (1997), “Dual axis operation of a 
micromachined rate gyroscopes”, Solid-State Sensor and Actuator, 2, pp. 
833-6. 
[23] J. Berstein, S. Cho, A. T. King, A. Kourepenis, P. Maciel, M. Weinberg 
(1993), “A micromachined comb-drive tuning fork rate gyrocopes”, Proc. 
IEEE microelectromechanical Systems, Fort Lauderdale, FL , pp. 143-148. 
[24] A. Sharma, F. M. Zaman, B. V. Amini (2004), “A high Q in plan SOI tuning 
fork gyroscopes”, Proc. IEEE, Vienna, Austria,1, pp. 467-470. 
[25] A. A. Trusov, A. R. Schofield, A. M. Shkel (2008), “New architectural design 
of a temperature robust MEMS gyroscope with improved gain-bandwidth 
characteristics”, Hilton Head Workshop in Solid State Sensors Actuators and 
Microsystems, pp. 14-17. 
[26] J. Cui, Z. Y. Guo, Z. C. Yang, Y. L. Hao, G. Z. Yan (2011), “Electrical 
coupling suppression and transient response improvement for a 
microgyroscope using ascending frequency drive with a 2-DOF PID 
controller”, J. Micromech. Microeng, 21, 095020. 
[27] Z. Y. Guo, Z. C. Yang, Q. C. Zhao, L. T. Lin, H. T. Ding, X. S.Liu, J. Cui, H. 
Xie, G. Z. Yan (2010), “A lateral-axis micromachined tuning fork gyroscope 
with torsional Z-sensing and electrostatic force-balanced driving”, Journal of 
Micromechanics and Microengineering, Volume 20, Issue 2, 025007, 7 pp. 
[28] A. A. Trusov, A. R. Schofield, A. M. Shkel (2009), "Performance 
Characterization of a New Temperature-Robust Gain-Bandwidth Improved 
123 
MEMS Gyroscope Operated in Air", Sensors and Actuators A: Physical, 
Volume 155, Issue 1, pp. 16-22. 
[29] A. R. Schofield, A. A. Trusov, A. M. Shkel (2011), "Micromachined 
Gyroscope Concept Allowing Interchangeable Operation in Both Robust and 
Precision Modes", Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 165, pp. 35-42. 
[30] A. A. Trusov, I. P. Prikhodko, S. A. Zotov, A. M. Shkel (2009), “Low-
Dissipation Silicon Tuning Fork Gyroscopes for Rate and Whole Angle 
Measurements”, Sensors and Actuators A: Physical, Volume 155, Issue 1, pp. 
16-22. 
[31] A. A. Trusov, A. R. Schofield, A. M. Shkel (2011), "Micromachined rate 
gyroscope architecture with ultra-high quality factor and improved mode 
ordering", Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 165, Issue 1, pp. 26-34. 
[32] S. A. Zotov, B. R. Simon, I. P. Prikhodko, A. A. Trusov, A. M. Shkel (2014), 
"Quality Factor Maximization through Dynamic Balancing of Tuning Fork 
Resonator", IEEE Sensors Journal, Vol. 14 (8), pp. 2706-2714. 
[33] Thang Nguyen Van, Tran-Duc Tan, Hung Vu Ngoc, Trinh Chu Duc (2016), 
“Improvement of Tuning Fork Gyroscope Drive-mode Oscillation Matched 
using a Differential Driving Suspension Frame”, International Journal of 
Electrical and Computer Engineering (IJECE), Vol. 6, No. 6, pp. 2716-2729. 
[34] Thong Quang Trinh, Long Quang Nguyen, Dzung Viet Dao, Hoang Manh 
Chu, Hung Ngoc Vu (2014), “Design and analysis of a lateral axis tuning fork 
gyroscope with guided-mechanical coupling”, Microsystem Technologies, 20, 
pp. 281-289. 
[35] B. McCollum, O. S. Peters (1924), “A new electrical telemeter”, US 
Government Printing Office. 
[36] P. L. Walter (1999), "Review: Fifty years plus of accelerometer history for 
shock and vibration (1940–1996)”, Shock and Vibration, Vol. 6, No. 4, pp. 
197-207. 
[37] R. P. Feynman (1960), "There's plenty of room at the bottom", Engineering 
and science, Vol. 23, No. 5, pp. 22-36. 
[38] J. A. Pelesko, D. H. Bernstein (2002), “Modeling Mems and Nems”, CRC 
press. 
[39] L. M. Roylance, J. B. Angell (1979), "A batch-fabricated silicon 
accelerometer", IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 26, No. 12, pp. 
1911-1917. 
[40] B. Riedel (1993), "Surface-machined Monolithic Accelerometer", Analog 
Dialogue, Vol. 27, No. 2, pp. 3-7. 
124 
[41] B. Bhushan (2010), “Springer handbook of nanotechnology”, Springer 
Science & Business Media. 
[42] Tran Duc Tan (2008), “Design, simulation, fabrication and performance 
analysis of a piezoresistive micro accelerometer”, Doctor thesis, College of 
Technology, VietNam National University, Ha Noi. 
[43] D. M. Stefanescu (2011), “Handbook of force transducers: principles and 
components”, Springer Science & Business Media. 
[44] Z. Zhou, Z. Wang, L. Lin (2012), “Microsystems and nanotechnology”, 
Springer. 
[45] J. J. Allen (2005), “Micro electro mechanical system design”, CRC Press. 
[46] M. J. Madou (2002), “Fundamentals of microfabrication: the science of 
miniaturization”, CRC press. 
[47] IEEE Std 528-2001, "IEEE Standard for Inertial Sensor Terminology", 2001,. 
[48] J. G. Webster and H. Eren (2014), “Measurement, instrumentation, and 
sensors handbook: electromagnetic, optical, radiation, chemical, and 
biomedical measurement”, CRC press. 
[49] T. Li, Z. Liu (2017), “Outlook and Challenges of Nano Devices”, Sensors and 
MEMS, Springer. 
[50] S. Beeby (2004), “MEMS Mechanical Sensors”, Artech House. 
[51] X. Jiang, K. Kim, S. Zhang, J. Johnson, G. Salazar (2013), "High-temperature 
piezoelectric sensing", Sensors, Vol. 14, No. 1, pp. 144-169. 
[52] M. Vijaya (2012), “Piezoelectric Materials and Devices: Applications in 
Engineering and Medical Sciences”, CRC Press. 
[53] J. C. Doll, B. L. Pruitt (2013), “Piezoresistor Design and Applications”, 
Springer. 
[54] M. H. Bao (2000), “Micro Mechanical Transducers: Pressure Sensors, 
Accelerometers and Gyroscopes”, Elsevier. 
[55] W. Y. Du (2014), “Resistive, Capacitive, Inductive, and Magnetic Sensor 
Technologies”, CRC Press. 
[56] M. Bao (2005), “Analysis and Design Principles of MEMS Devices”, Elsevier. 
[57] Colibrys (2015), "Advantage of capacitive MEMS accelerometers vs other 
technologies". 
[58] Yole Développement (2015), "High-End Gyroscopes, Accelerometers and 
IMUs for Defense”, Aerospace & Industrial Report. 
[59] Yole Développement (2014), "6&9-Axis Sensors Consumer Inertial Combos", 
Aerospace & Industrial Report. 
125 
[60] E. K. Chan, R. W. Dutton (2000), "Electrostatic micromechanical actuator 
with extended range of travel", Journal of Microelectromechanical Systems, 
Vol. 9, No. 3, pp. 321-328. 
[61] V. Kempe (2011), “Inertial MEMS: Principles and Practice”, Cambridge 
University Press. 
[62] A. Selvakumar, F. Ayazi, K. Najafi (1996), "A high sensitivity z-axis torsional 
silicon accelerometer", IEDM'96 IEEE, pp.765-768. 
[63] J. Yubin, H. Yilong, Z. Rong (2005), “Bulk silicon resonant accelerometer”, J. 
Semicond, 26, pp.281-286. 
[64] K. S. Kumar, P. Chatterjee, B. Mukherjee, K.B.M. Swamy, S. Sen (2018), “A 
Differential Output Interfacing ASIC for Integrated Capacitive Sensors”, 
IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 67 (1), pp. 196-203. 
[65] R. Tirupathi, K.S. Kumar (2018), “A Differential Output Switched Capacitor 
based Capacitive Sensor Interfacing Circuit”, Region 10 Conference 
TENCON 2018-2018 IEEE, pp.0565-0569. 
[66] B. V. Amini, R. Abdolvand, F. Ayazi (2006), “A 4.5-mW Closed-Loop ∑ 
Micro-Gravity CMOS SOI Accelerometer”, IEEE Journal of Solid-State 
Circuits, 41, pp. 2983-2991. 
[67] X. Zhou, L. Che, J. Wu, X. Li, Y. Wang (2012), “A novel sandwich capacitive 
accelerometer with a symmetrical structure fabricated from a D-SOI wafer”, J. 
Micromech. Microeng, 22, 085031 (8pp). 
[68] K. K. Mistry, K. B. M. Swamy, S. Sen (2010), “Design of an SOI-MEMS high 
resolution capacitive type single axis accelerometer”, Microsyst Technol, 16, 
pp. 2057-2066. 
[69] Z. Xiaofeng, C. Lufeng, J. Wu, X. Li, Y. Wang (2012), “A novel sandwich 
capacitive accelerometer with a symmetrical structure fabricated from a D-
SOI wafer”, J. Micromech. Microeng. 22 (8), 085031. 
[70] S. H. Tseng, M. S. C. Lu, P. C. Wu, Y. C. Teng, H. H. Tsai, Y. Z. Juang 
(2012), “Implementation of a monolithic capacitive accelerometer in a wafer-
level 0.18 µm CMOS MEMS process”, J. Micromech. Microeng, 22, 055010. 
[71] Y. Matsumoto, M. Nishimura, M. Matsuura, M. Ishida (1999), “Three-axis 
SOI capacitive accelerometer with PLL C-V converter”, Sens. Actuat. A, 75, 
pp. 77-85. 
[72] J. S. Lee, S. S. Lee (2008), “An isotropic suspension system for a biaxial 
accelerometer using electroplated thick metal with a HAR SU-8 mold”, J. 
Micromech. Microeng,18, 025036. 
126 
[73] J. Xie, D. Agarwal, R. Y. Liu, J. M. Tsai, N. Ranganathan, J. Singh (2011), 
“Compact electrode design for an in-plane accelerometer on SOI with refilled 
isolation trench”, J. Micromech. Microeng, 21, 095005. 
[74] Trần Ích Thịnh, Ngô Như Khoa (2007), “Giáo trình Phương pháp Phần tử 
hữu hạn”, NXB Khoa học & Kỹ thuật. 
[75] Irvine Sensors Cor (2009), “Evaluation/Programming Board and Support 
Software-Operating Specifications and Users Manual” 
[76] M. A. Erismis (2004), “MEMS accelerometers and gyroscopes for inertial 
measurement units”, Thesis, Middle East Technical University, Turkey. 
[77] M. Weinberg, A. Kourepenis (2006), “Error Sources in in-plane silicon 
tuning-fork MEMS gyroscopes”, J. Microelectromech. Syst., Vol. 15, No. 3, 
pp. 479-491. 
[78] S. E. Alper (2000), “Silicon Surface Micromachined Gyroscopes Using MEMS 
Technology” , Thesis, Middle East Technical University, Turkey. 
[79] R. J. Roark, W. C. Young (1983), “Formulas for Stress and Strain”, McGraw-
Hill, USA. 
[80] R. F. Yazıcıoğlu (2003), “Surface Micromachined Capacitive Accelerometers 
Using MEMS Technology”, Thesis, Middle East Technical University, Turkey. 
[81] T. Veijola, M. Turowski (2001), “Compact damping models for laterally 
moving microstructures with gas-rarefaction effects”, J. Microelectromech 
Syst., 10, pp. 263-273. 
[82] T. Veijola, H. Kuisma, J. Lahdenpera, T. Ryhenen (1995), “Equivalent circuit 
model of the squeezed gas film in a silicon accelerator”, Sen Actuators A 
Physical, 48, pp. 239-248. 
[83] N. Lobontiu, E. Garcia (2005), “Mechanics of microelectromechanical 
systems”, Kluwer Academic Publishers, New York 2. 
[84] A. A. Trusov, A. R. Schofield, A. M. Shkel (2009), “Gyroscope Architecture 
with Structurally Forced Anti-Phase Drive-Mode and linearly coupled Anti-
Phase Sense-Mode”, Transducers 2009: the 15th International Conference on 
Solid-State Sensor, Actuators & Microsystems, pp. 660-663. 
[85] K. Jono, M. Hashimoto, M. Esashi (1994), “Electrostatic servo system for 
multi-axis accelerometers”, Proceeding IEEE MEMS, pp. 251-256.