一种大量程加速度传感器的性能测试.pdf

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1、第26卷第6期传感技术学报V01．26No．6CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2013年6月Jun．2013PerformanceTestingofaHighRangeAccelerometerZHOUZhijun，SHIYunbo'，TANTJun，DINGYukai。'(1．KeyLaborat0ofInstrumentationScienceandDynamicMeasurement((NorthUniversityofChina)，MinhtryEducation)，Ta

2、iyuan030051，China2．ScienceandTechnologyonElectronicTestandMeasurementLaboratory，shanxi，NorthUniversity0厂China，Taiyuan030051，China)Abstract：Ahighrangeaccelerometerwithapairofdouble—clampedbeam—massstructurecanmeasurein—planaccel—eration．MachetehammerandHopkinson

3、barareusedtotestthesensitivityandthedynamicresponseofthesensor．Theresultsshowthatthesensitivityofthesensoris0．126／gu，workingfrequencyis21．46kHzthedynamicrepeatabilityofworkingbandis3．9％．meetingtheactualrequirements．Toachievetriaxialaccelerometerthesensorsonsing

4、le-chipintegrationofthreeindependentmassstructurethereferencedataareprovided．Keywords：accelerometer；highmeasurerange；Machetehammer；HopkinsonbarEEACC：7230Mdoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2013．06．016一种大量程加速度传感器的性能测试米周智君，石云波，唐军，丁宇凯(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051；2．

5、中北大学电子测试技术重点实验室，太原030051)摘要：设计的一种大量程加速度传感器敏感单元采用一对双端固支结构，实现硅平面内加速度的测量，通过马歇特锤冲击测试试验和Hopkinson杆激光干涉冲击测试，分别标定了传感器的灵敏度和动态响应，试验结果表明：测试传感器的灵敏度为0．126p~V／g，工作频带为21．46kHz，工作频带的动态重复性为3．9％，能够满足实际的测试需求，为实现单芯片集成独立质量块结构的三轴加速度传感器提供了参考依据。关键词：加速度传感器；大量程；马歇特锤；Hopkinson杆中图分类号：TP2

6、12文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)06-0834—04大量程加速度传感器是指具有大动态测量范围于工程实际中。美国NASA中心研制的单晶6H-的加速度计，范围可以在几百g到上万g，甚至高SiC压阻式加速度传感器。，量程可达10g同达几十万g。目前主要用在炮弹引信和航空、航天有频率600MHz以上，传感器灵敏度为343nV／g。惯性导航等领域。在这些领域中需要进行大量的振浙江工业大学董健等人设计的整体式悬臂梁结构的动和冲击测试，测试环境比较恶劣，采用传统工艺生加速度传感器J，灵敏度达到3．024p

7、N／g．(5V工产的加速度传感器难以实现。而采用微机械加工工作电压)，工作频率带宽达到0～81kHz，程达到0～艺制造的MEMS大量程加速度传感器由于具有耐5xlOg。冲击、抗过载能力强、响应快、稳定性高等特点，能满本文介绍的一种大量程加速度传感器，采用一足恶劣环境下的测试要求，因此大部分的大量程加对双端固支结构：质量块、悬臂梁、外框组成，用速度传感器都采用MEMS加工工艺。大量程加速于测量硅平面内的加速度。设计量程为15×10g，度传感器在军事领域当中具有非常重要的应用价抗过载20xlOg，频率响应大于20kHz。

8、值，是MEMS技术在军事武器装备，尤其在引信侵1传感器结构彻过程的惯性测试和控制应用中的关键技术之一[㈠]。设计的加速度传感器基于是压阻效应，采用硅目前，国内外已成功地研制出了性能优良的高梁外加质量块的双端固支结构，如图1所示，质量块g值加速度传感器，并已成功装备到侵彻弹并应用由悬臂梁支撑连接在硅基框架上，其敏感方向在硅项目来源：国防科工委国防