基于梁膜结构的MEMS高g值加速度传感器
2014-03-21李晓博赵玉龙程荣俊
仪表技术与传感器 2014年2期
李晓博,赵玉龙,程荣俊
(西安交通大学,机械制造系统工程国家重点实验室,陕西西安 710054)
0 引言
导弹、侵彻弹、火箭等武器攻击目标时,引信系统的激活与工作是通过撞击目标所产生的加速度决定的。侵彻武器的恶劣工作条件对引信系统中的加速度传感器提出了高过载、快速响应、高环境压力、体积小、成本低等要求[1]。在武器侵彻过程中产生的加速度可达到数万至数十万个g,因此侵彻武器引信用加速度传感器必须要有能承受高冲击的结构和足够大的测量量程范围,即量程需达到100 000g~200 000g[2]。
随着国防技术与侵彻武器的不断发展,对高g值加速度传感器的性能要求也越来越高。国外在这方面已经进行了深入的研究工作,并取得了一定的成果。美国Sandia国家实验室研制的高g值加速度传感器量程可达50 000g.美国Endevco公司生产的高g值加速度传感器最高量程可达200 000g[3]。国内也有许多单位对高g值加速度传感器进行了研究,并且取得了一定的进展。但目前还未见100 000g以上量程产品的公开报道和相关工程应用。鉴于其特殊的军事应用背景,独立开发研制我国自主技术的高g值加速度传感器对于我国的国防事业具有重大意义。
针对侵彻武器引信系统对高g值加速度传感器的测量性能需要,利用SOI硅片,以梁膜结构为敏感元件,研制出一种MEMS高g值加速度传感器,其设计量程为100 000g.对该传感器工作原理及仿真分析进行了论述,并给出了传感器的加工工艺流程和性能测试结果。……
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