利用波形比较法进行高量程加速度传感器横向响应的测试研究

提出一种高量程加速度传感器横向响应的测试方法——波形可识别的比较法,对高量程加速度传感器非敏感方向(横向)的输出特性进行测试研究。实验中采用自由落杆的方法,将已经标定过的传感器和带测试的传感器以背对背的方式进行安装,通过同时比较监控两通道的输出波形,可以确定器件的横向灵敏度。此方法简单可靠,并容易实施,对测试中产生的误差进行分析。

高量程压阻加速度传感器横向响应的测试及分析

文中提出了一种高量程压阻加速度传感器的灵敏度和横向灵敏度参数在动态冲击环境下的简易测试方法。采用金属杆自由落体的比较法,即将待测试的加速度传感器和已标定过的加速度传感器以背靠背的形式固定在金属杆的尾端,金属杆从一定高度自由落下与放置在地面上的金属砧发生相互碰撞,利用双通道放大器和计算机数据采集系统同时记录两路信号。实验中分别对6 000 g和60 000 g的压阻加速度传感器进行了研究,该方法具有较好的重复性和可靠性,并分析了测试偏差来源对横向响应的影响。

高冲击环境下MEMS大量程加速度传感器结构的失效分析

对设计的大量程加速度传感器进行冲击测试,分析该种传感器结构在高冲击环境下的输出信号及可靠性。加速度传感器结构采用四端全固支结构,通过在梁的端部和根部设计倒角结构以分散应力。测试结果表明该传感器在232,119.4 gn下可以测试到有效输出信号。同时,对测试中失效传感器进行了分析,总结出大量程加速度传感器的在高冲击环境下的失效模式主要为键合引线的脱落、微梁的断裂和封装失效。

一种高量程加速度传感器的性能测试与分析

针对一种基于微梁检测结构的新型双轴MEMS面内高量程加速度传感器,通过马歇特锤冲击校准装置和霍普金森杆冲击校准装置,测试了传感器的灵敏度和频响特性。试验结果表明:该传感器敏感结构X轴方向的灵敏度为0.470±0.03μV/g,幅值误差±5%时,工作频带为15.5 k Hz;Y轴方向的灵敏度为(0.517±0.03μV/g,幅值误差±5%时,工作频带为16.9 k Hz。该加速度传感器实现了硅平面内2个轴向的高g值加速度信号测量,可以用于后期集成三轴高量程加速度传感器。

基于多目标优化的高量程加速度传感器小型化设计

为了实现MEMS高量程压阻式加速度传感器的小型化,并提高其性能,提出一种多目标优化方法。将加速度传感器的性能、尺寸作为多目标函数,并将最优空间填充设计(OSF)和克里金(Kriging)代理模型相结合,构建目标函数与几何变量之间的函数关系。然后将精度较差的样本点作为细化点、不断更新代理模型,直至模型拟合精度满足指标要求。最后利用非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法进行多约束优化得到帕累托(Pareto)最优解集。优化结果表明,传感器的尺寸减小了29.33%,一阶谐振频率提高了27.94%,在100000 g_(n)过载下的理论灵敏度提高了23.64%,且不会降低该高量程加速度传感器的抗过载能力,从而验证了该方法的有效性。

MEMS高量程加速度传感器封装技术仿真研究

针对现有MEMS高量程加速度传感器芯片结构设计了一种不锈钢管壳封装结构,通过有限元软件分析研究了灌封对高量程加速度传感器封装性能的影响.仿真结果表明,管壳结构在200 000 g的冲击载荷下,其所受到的最大应力为260.538 MPa,小于不锈钢的抗拉强度785 MPa,可以承受高达200 000 g的冲击载荷.灌封可以提高封装模型的固有频率,同时可减小MEMS敏感结构受到的应力;灌封胶的弹性模量会对传感器封装结构模型的性能产生较大影响,其固有频率会随着灌封胶弹性模量的增大而增大;而在相同载荷作用下,封装模型受到的应力会随之减小.但是灌封胶弹性模量太小,封装结构模型的模态频率反而会小于未灌封时结构模型频率,使封装结构在冲击环境下易发生共振现象.

抗高过载低量程加速度传感器

本文介绍了一种适用于高过载，低量程加速度测试的传感器－电容式抗高过载低量程传感。文中主要介绍了传感器的工作原理，该传感器适用于中间弹道和外弹道上弹丸飞行参数的测试，以及颤振，飞行，碰撞试验等场合的参数测试。

MEMS高量程加速度传感器压膜阻尼效果分析

为实现一种高量程加速度传感器的近临界阻尼设计以提高其输出性能,采用有限元方法分别研究了阻尼带隙宽度、阻尼介质特性及温度等对器件冲击性能的影响。结果表明:器件冲击响应是受迫振动与悬梁固有振动叠加;随着阻尼带隙变宽,悬梁固有振动渐突显,峰值电压增加;阻尼介质粘滞系数越大,其峰值电压越低;介质温度对器件输出特性影响不大。在常温空气介质中,过载保护曲面平移距离为0.5μm时,阻尼比为0.24,近临界阻尼,输出电压高达77.9mV。

微硅高g加速度传感器工艺研究

主要介绍在制作一种压阻式微硅高 g(g =9 8m/s2 ,微重力加速度值 )加速度传感器的过程中 ,所遇到的工艺问题及其解决方法。并较详细地叙述了涉及到的键合 (SDB)、双面光刻及传感器几何图形的精确控制等关键技术。

高量程加速度传感器在测试中的失效分析

通过在不同测试环境对高量程加速度传感器进行测试,并对传感器在测试中出现的失效进行分析,在实验室环境测试中出现的主要失效模式为键合引线的脱落和微梁的断裂,其原因是不同金属的引线键合强度较低;重复性的冲击加速了材料的疲劳。在实弹测试环境测试中出现的传感器失效原因主要是在侵彻测试中传感器芯片与侵彻信号中高频分量发生共振导致过载增大,传感器芯片上的微结构位移失控,造成传感器结构断裂。

基于高冲击台的高量程加速度传感器动态性能分析

高量程传感器是测试系统核心器件,传感器性能直接影响测试系统精确度,所以对传感器的动态性能分析十分重要。针对高量程加速度传感器动态校准装置自动化程度不高,提出了基于高冲击台的动态校准系统。试验采用冲击比较法,以B&K公司8309传感器作为标准传感器对实验室自制58#压阻式量程100 000 gn加速度传感器进行动态校准,分析传感器动态性能,动态性能不理想,对传感器进行动态建模,为以后的动态补偿提供依据。

贴片胶对高量程MEMS加速度传感器性能的影响

贴片工艺是高量程MEMS加速度传感器封装工艺中一个非常重要的环节,对传感器的灵敏度和可靠性具有重要的影响。根据一种自制的、量程为XX的高量程MEMS加速度传感器的贴片封装模式,利用有限元分析法建立了传感器的贴片封装模型,基于理论、有限元方法研究了贴片胶弹性模量对传感器性能的影响。使用两种不同弹性模量的贴片胶对传感器进行了封装,开展了基于霍普金森压杆测试系统的传感器性能测试试验。模拟和试验结果表明:对于使用贴片封装模式的高量程MEMS传感器,其灵敏度随着贴片胶弹性模量的增加而相应的提高。

基于窄脉冲校准的高量程加速度传感器动态建模

面对高量程加速度传感器动态校准中存在的测不准以及数据处理困难等问题,论述了窄脉冲校准原理,引入了消除噪声干扰的广义最小二乘算法对于传感器的校准数据进行处理,并且结合窄脉冲校准原理进行了算法的数值仿真与实验验证。利用Hopkinson杆对于自研的量程为200 000 g_n的多级封装传感器进行了窄脉冲动态校准实验,系统辨识的结果表明模型获得的传感器的本征模态与通过FFT方法获得的本征模态分别为482.4 kHz以及481.8 kHz,并且曲线精度大大优于后者。

高量程加速度传感器的灵敏度校准方法

高量程加速度传感器面向特殊被测对象,其灵敏度需作经常性校准。以霍普金森杆产生冲击加速度并由激光多普勒干涉仪进行测量,同时记录被校传感器的响应输出,进而实现高量程加速度传感器的灵敏度校准。分析了两种灵敏度指标的校准方法,对国产压电式加速度传感器的两种指标进行了校准,给出了校准结果并分析了其影响因素。

高量程加速度传感器的结构优化与仿真分析

在传统双边四梁结构的基础上,优化设计了一种高量程加速度传感器结构,量程为10000 g n。理论上对其进行了应力分析,验证了结构的合理性,并通过有限元建模对传感器进行了静态结构分析,模态分析和抗过载能力分析。在恒压源供电条件下,传感器的固有频率大于50 kHz,灵敏度理论值为18.88μV/g n,抗过载能力为20000 g n。与传统结构相比,极大地提高了高量程加速度传感器的性能。

无粘连键合技术与伺服型±70g微加速度传感器

为了解决电容极板间隙低至3μm时传感器键合封接后内部活动部件粘连失效的问题,介绍了一种利用去除部分Au层的办法来抑制小间隙键合粘连,通过严控元件表面生产质量,合理地设计伺服控制器,制作的微加速度传感器已经达到了±70g的量程,单边线性二次项系数10-6量级,残差控制在15mg以内,相对精度达到了2×10-4,达到了设计要求。

高量程加速度计的力学性能分析

提出一种计算加速度计灵敏度和频率的改进方法。该方法在计算微结构的灵敏度和频率时考虑质量块的变形及梁的质量。得到的结果表明 ,当梁与质量块的厚度比变得较大时 ,梁的上表面的最大拉应力值不再等于最大压应力值。该方法计算得到的频率和忽略质量块变形与梁质量所得到的频率与ANSYS模拟相比 ,偏差由 90 %下降到 15 %。最后进行了静态测试 。

压阻式高固有频率Z轴加速度敏感结构

基于微机电系统(MEMS)技术的加速度传感器因其性价比高、易于集成化而得到广泛应用,但在普通MEMS加速度敏感结构中仍然存在灵敏度和固有频率相互制约的弱点。为此,文中优化设计了一种压阻式新型加速度敏感结构,该结构在弹性梁加质量块的基本结构上引入了敏感微梁,在保证高灵敏度的同时,显著提高了固有频率。其灵敏度与固有频率的乘积可比普通MEMS加速度计提高25倍以上。

利用Hopkinson杆对高量程传感器进行校准的理论分析

介绍了斯普里特·霍普金森杆产生冲击脉冲的方法,评价测量了大幅度的脉冲加速度计的性能,并且通过理论数值计算对其加速度灵敏度进行了校准,校准范围可以从5000g到200000g。

一种基于高精度微惯性传感器的防盗报警系统的设计

针对家庭安保,设计一种基于高精度微惯性传感器的防盗报警系统。该系统以高精度微惯性传感器MPU6050为检测元件,以Raspberry PiⅢ为控制核心,以联网模块为发送单元,可以使主人无论身在何处,都可以及时掌握被保护对象情况。实验仿真证明,该系统具有结构简单、便于携带安装、成本低廉等优点。