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基于铌酸锂晶体的低温加速度传感器研究

Design of a Lithium Niobate Crystal-Based Cryogenic Accelerometer
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摘要 近年来航天领域飞速发展,我国对具有自主知识产权的耐低温加速度传感器需求日益迫切。因此,基于铌酸锂材料对低温加速度传感器进行了研究。通过液氮杜瓦装置搭建低温测试系统,对所设计的低温加速度传感器的响应特性指标进行了评估。测试系统采用美国2271A型传感器作为基准,在-196℃和25℃温域开展对比实验。实验结果表明,常温下传感器灵敏度为12.84 pC/g,线性度为±3.27%,在1~4 000 Hz工作带宽内,传感器幅频响应波动在±1 dB内。在-196℃低温下,传感器灵敏度为12.08 pC/g,线性度为±3.56%,与常温相比,灵敏度漂移6.38%。经实验验证,该传感器在极端低温环境下可以保持较好的线性响应特性和频率稳定性,为国产化替代提供了可靠的解决方案。 The rapid advancement of aerospace technology has created a growing demand in China for lowtemperature acceleration sensors with independent intellectual property rights.To address this need,a cryogenic acceleration sensor based on lithium niobate was developed and evaluated using a liquid nitrogen Dewar-based test system.A U.S.-manufactured model 2271A sensor was used as the reference for comparative testing performed at−196℃and 25℃.At room temperature,the sensor exhibited a sensitivity of 12.84 pC/g,linearity within±3.27%,and amplitude-frequency fluctuation within±1 dB over 1-4000 Hz.At−196℃,the sensitivity was 12.08 pC/g with±3.56%linearity,showing a 6.38%drift relative to the values at room temperature.These results confirm the sensor’s stable linear response and frequency characteristics under extreme cryogenic conditions,demonstrating its potential as a competitive domestic alternative.
作者 陈穆瑶 郭涛 高佳琦 张昕宇 CHEN Muyao;GUO Tao;GAO Jiaqi;ZHANG Xinyu(State Key Laboratory of Electronic Test Technology,North University of China,Taiyuan 030051,China)
出处 《压电与声光》 2025年第5期968-975,共8页 Piezoelectrics & Acoustooptics
基金 国家自然科学基金资助项目(52375553)。
关键词 低温 加速度 压电 铌酸锂晶体 液氮杜瓦 cryogenic acceleration piezoelectric lithium niobate crystal liquid nitrogen Dewars
作者简介 陈穆瑶(1999-),女,山西省太原市人,硕士生;通信作者:郭涛(1972-),男,教授,硕士生导师。

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