一种三轴振动传感器设计.pdf

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1、106传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2015年第34卷第5期DOI：10．13873／J．1000-9787(2015)05-0106-03一种三轴振动传感器设计姜志国，陈玉玲，史岩峰，张艳华，李国珍(北京强度环境研究所，北京100076)摘要：设计了一种新型的三轴振动传感器，整机尺寸为27mmx27mmx21mm，体积小巧，质量轻，刚性好，便于安装使用。电路板的结构设计采用刚挠结合印制板的设计理念，将四块刚性印制板和三块挠性棍进行一体化设计

2、，实现了接口的高可靠性连接，并极大地节省了传感器的内部空间，便于传感器微型化。刚性印制板采用四层板设计，挠性板采用双层板设计，实现了小电路板上含有多种信号通道的目的。三块带有敏感芯体的刚性印制板通过丙烯酸酯粘接在壳体相互正交的三个内面上，可以实现一个测点三个方向振动信号的测量。通过试验验证和性能指标测试，应用这种结构设计出的三轴振动传感器频响特性可以达到5kHz。关键词：振动传感器；刚挠结合印制板；接口；频率响应中图分类号：TP212．2文献标识码：B文章编号：1000-9787(2015)O5-01

3、06-03DesignofatriaxialvibrationsensorJIANGZhi—guo，CHENYu-ling，SHIYan-feng，ZHANGYan-hua，LIGuo—zhen(BeijingInstituteofStrengthandEnvironmentEngineering，Beijing100076，China)Abstract：Anewtypeoftriaxialvibrationsensorisdesigned，whichhasasmalloverallsizeofonl

4、y27mm×27mmx21mm，lightweight，goodrigidity，anditcanbeeasilyinstalledandused．Theideaofflexible—rigidPCBisintroducedintothestructuredesignofcircuitboard，integratingfourrigidboardswiththreeflexibleboardsrealizehjghreliableconnectionofinterfaceandinfinitelysa

5、vestheinnerspaceandeasytorealizeminiatureofthesensor．Thedesignoffourlayeredrigidboardsanddoublelayeredflexibleboardimplementsthatsmallcircuitboardcanincludemultisignalchanne1．ThreerigidhoardswithsensitivechipareagglutinatedtothethreeorthogonalinnerSUrfa

6、ceoftheshellstructureusingacrylicadhesive，whichcanrealizemeasurementofthreedirectionsvibrationsignalbyonemeasuringpoint．Throughtestverificationofcharacteristicindextest，frequencyresponseoftriaxialvibrationsensorapplyingthenewstructuredesigncat1bereach5k

7、Hz．Keywords：vibrationsensor；flexible—rigidPCB；interface；frequencyresponse0引言振动传感器的结构设计，整机尺寸小，仅为27mmx三轴振动传感器能够同时测量一个测点相互正交的27mmx21mm，质量轻，通过应用刚挠结合印制板的设计，Y，Z三个方向的振动信号，在军事和航空航天领域有着思想，实现了传感器和变换器的一体化设计，并将三轴振动广阔的应用前景。传统的三轴压阻式振动传感器虽具有良传感器的频响特性提高到5kHz。好的直流效应，但其动

8、态范围有限，频响特性仅能达到1三轴振动传感器的工作原理1kHz左右。三轴电容式振动传感器具有高灵敏度、低温度图1为三轴振动传感器的整机机构图。传感器选用了效应、低功耗等优点，但其易受电磁干扰影响，不适合在恶基于MEMS技术的压阻式传感器芯片VS9000l3作为敏感劣环境下工作，且其频率范围有限，最高为3kHz左右。芯体，其基本工作原理是硅材料的压阻效应J，其高频振三轴压电式振动传感器频率范围宽、线性度好，但其一般采动芯片本身的频响特性能达到6kHz以上，