一种大量程加速度传感器的性能测试*
2013-04-27周智君石云波丁宇凯
传感技术学报 2013年6期
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.中北大学电子测试技术重点实验室，太原030051)
大量程加速度传感器是指具有大动态测量范围的加速度计，范围可以在几百gn到上万gn，甚至高达几十万gn。目前主要用在炮弹引信和航空、航天惯性导航等领域。在这些领域中需要进行大量的振动和冲击测试，测试环境比较恶劣，采用传统工艺生产的加速度传感器难以实现。而采用微机械加工工艺制造的MEMS大量程加速度传感器由于具有耐冲击、抗过载能力强、响应快、稳定性高等特点，能满足恶劣环境下的测试要求，因此大部分的大量程加速度传感器都采用MEMS加工工艺。大量程加速度传感器在军事领域当中具有非常重要的应用价值，是MEMS技术在军事武器装备，尤其在引信侵彻过程的惯性测试和控制应用中的关键技术之一［1－3］。
目前，国内外已成功地研制出了性能优良的高g值加速度传感器，并已成功装备到侵彻弹并应用于工程实际中。美国NASA中心研制的单晶6HSiC 压阻式加速度传感器［4－5］，量程可达 105gn，固有频率600 MHz以上，传感器灵敏度为343 nV/gn。浙江工业大学董健等人设计的整体式悬臂梁结构的加速度传感器［6］，灵敏度达到 3.024 μV/gn(5 V 工作电压)，工作频率带宽达到0～81 kHz，程达到0～5 ×104gn。
本文介绍的一种大量程加速度传感器，采用一对双端固支结构［7］:质量块、悬臂梁、外框组成，用于测量硅平面内的加速度。设计量程为15×104gn，抗过载20 ×104gn，频率响应大于20 kHz。
