MEMS高g加速度传感器高过载能力的优化研究 被引量：16

1

作者 石云波 李平 +2 位作者 朱正强 刘俊 张晓明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期271-274,共4页

设计的MEMS高g加速度传感器抗高过载能力差,将导致在冲击等恶劣环境中应用时结构易破坏。通过分析传感器结构对其抗过载能力的影响,及在高冲击测试中传感器结构损坏情况的统计,提出了一种新颖的优化高g加速度传感器抗高过载能力的方法... 设计的MEMS高g加速度传感器抗高过载能力差,将导致在冲击等恶劣环境中应用时结构易破坏。通过分析传感器结构对其抗过载能力的影响,及在高冲击测试中传感器结构损坏情况的统计,提出了一种新颖的优化高g加速度传感器抗高过载能力的方法。该方法是在结构最易断裂的梁根部和端部添加倒角,以分散在冲击作用下传感器结构这些部位受到的应力,进而提高加速度传感器的高过载能力,并从理论仿真分析了该方法的可行性。最后利用Hopkinson杆测试方法对优化前后的加速度传感器进行冲击测试,测试结果表明,加速度计的抗高过载能力从180 000 g提高到240000 g,说明该优化方法显著,明显提高了该类加速度传感器的抗高过载能力,设计的加速度传感器达到了较理想的抗高过载能力。 展开更多

关键词 MEMS高g加速度传感器 高过载 Hopkinson杆冲击测试 倒角 优化

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MEMS高g加速度传感器封装热应力的研究 被引量：11

2

作者 李平 石云波 +2 位作者 郭涛 刘俊 张晓明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1695-1699,共5页

封装热应力是导致MEMS器件失效的主要原因之一,本文设计了一种MEMS高g加速度传感器,并仿真研究了传感器在封装过程中的热应力及影响其大小的因素。根据封装工艺,建立设计的高g加速度传感器封装的有限元模型,利用AN-SYS软件仿真传感器在... 封装热应力是导致MEMS器件失效的主要原因之一,本文设计了一种MEMS高g加速度传感器,并仿真研究了传感器在封装过程中的热应力及影响其大小的因素。根据封装工艺,建立设计的高g加速度传感器封装的有限元模型,利用AN-SYS软件仿真传感器在不同的贴片工艺中受到的热应力及影响热应力的因素。结果显示,在封装中,与直接贴片到管壳底部相比,MEMS高g加速度传感器芯片底面键合高硼硅玻璃后再贴片到管壳底部时,封装热应力可从135MPa降低到33MPa;在贴片工艺中,基板的热膨胀系数和贴片胶的弹性模量、热膨胀系数及厚度是影响封装热应力的主要因素;在健合工艺中,基板和键合温度主要影响到热应力的大小。 展开更多

关键词 封装 MEMS高g加速度传感器 热应力 贴片工艺 热膨胀系数

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MEMS高g加速度传感器固有频率的优化及验证 被引量：7

3

作者 李平 石云波 +2 位作者 朱正强 杜康 刘俊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期388-392,共5页

由于设计的MEMS高g加速度传感器固有频率低,导致测试过程中出现谐振现象。本文分析了传感器的特殊结构参数对固有频率的影响,提出了一种优化固有频率的方法。该方法通过减小质量块质量和优化梁厚度与长度的比例来调整传感器的固有频率,... 由于设计的MEMS高g加速度传感器固有频率低,导致测试过程中出现谐振现象。本文分析了传感器的特殊结构参数对固有频率的影响,提出了一种优化固有频率的方法。该方法通过减小质量块质量和优化梁厚度与长度的比例来调整传感器的固有频率,并通过理论仿真验证了该结构的固有频率从330 kHz提高到550 kHz,然后利用动态测试系统对优化前后的高g加速度传感器分别在20 000gn和150 000gn作用下测试输出信号。实验表明该优化方法提高了该类传感器结构的固有频率,明显消除了测试中的谐振现象。 展开更多

关键词 MEMS高g加速度传感器 固有频率 优化 谐振现象 动态测试

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灌封技术对MEMS高g加速度传感器性能影响研究 被引量：3

4

作者 李策 石云波 刘欣 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第4期22-26,共5页

针对恶劣环境下高频信号的干扰与由封装引起的结构失效,设计了一种MEMS高g加速度传感器,通过灌封实现机械滤波,保证封装的可靠性。根据传感器封装工艺,利用ANSYS软件建立有限元模型,仿真分析了灌封技术对传感器结构和性能。结果表明:灌... 针对恶劣环境下高频信号的干扰与由封装引起的结构失效,设计了一种MEMS高g加速度传感器,通过灌封实现机械滤波,保证封装的可靠性。根据传感器封装工艺,利用ANSYS软件建立有限元模型,仿真分析了灌封技术对传感器结构和性能。结果表明:灌封技术可提高传感器的高过载能力和输出灵敏度,灌封弹性模量相对较大、密度相对较小的灌封胶可提高传感器的高过载能力和灵敏度。 展开更多

关键词 高g加速度传感器 灌封 模态频率 灵敏度 高过载

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微硅高g加速度传感器工艺研究 被引量：1

5

作者 张中平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2002年第4期1-3,共3页

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。

关键词 高g加速度计 光刻 腐蚀 键合 微硅高g加速度传感器

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冲击应力下高g加速度传感器的加速寿命评估 被引量：3

6

作者 王孟美 秦丽 +2 位作者 鲍爱达 石云波 于丽霞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1602-1606,共5页

由于高g加速度传感器在航空、航天、国防等领域的广泛应用,其可靠性成为MEMS器件商业化过程中一个重要问题。本文针对快速准确的评估高g加速度传感器的寿命这一问题,提出了冲击应力下高g加速度传感器的加速寿命评估方法。通过分析冲击... 由于高g加速度传感器在航空、航天、国防等领域的广泛应用,其可靠性成为MEMS器件商业化过程中一个重要问题。本文针对快速准确的评估高g加速度传感器的寿命这一问题,提出了冲击应力下高g加速度传感器的加速寿命评估方法。通过分析冲击载荷作用于加速度传感器时产生的应力波及故障树分析法,确定高g加速度传感器的主要失效模式和敏感环境应力;采用恒定冲击应力试验得到高g加速度传感器的失效次数;选择正态分布和Weibull分布理论验证加速试验过程失效机理的一致性;利用逆幂律模型建立高g加速度传感器的可靠度评估模型,并外推出高g加速度传感器在规定应力下的可靠度函数。实践表明,该方法简捷、正确可行,为高g加速度传感器在实际应用中提供了重要的参考依据。 展开更多

关键词 高g加速度传感器 加速模型 冲击 寿命评估

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高g值加速度传感器激光绝对法冲击校准技术研究 被引量：13

7

作者 范锦彪 祖静 +2 位作者 林祖森 徐鹏 赵晓东 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第11期149-153,共5页

在详细分析反射式激光多普勒原理的基础上,研究了高g值加速度传感器的冲击校准方法。该方法利用Hopkinson杆作为加载手段,利用差动式激光多普勒干涉仪来绝对复现冲击加速度的量值。针对高g值压阻加速度传感器SIMIT-AYZ-60k进行了一系列... 在详细分析反射式激光多普勒原理的基础上,研究了高g值加速度传感器的冲击校准方法。该方法利用Hopkinson杆作为加载手段,利用差动式激光多普勒干涉仪来绝对复现冲击加速度的量值。针对高g值压阻加速度传感器SIMIT-AYZ-60k进行了一系列的校准试验,利用积分运算法和最小二乘法的组合从准动态条件下的校准数据得到了准静态条件下的传感器冲击灵敏度。试验表明,这种方法实现了利用脉宽有限的激励脉冲对固有频率在20 kHz以上的高g值加速度传感器的校准,校准的不确定度可以满足冲击测试的工程需求。 展开更多

关键词 冲击校准 高g值加速度传感器 激光多普勒干涉仪 HOPKINSON杆 最小二乘法

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高g值加速度传感器的窄脉冲校准理论与方法 被引量：15

8

作者 范锦彪 王燕 +2 位作者 徐鹏 祖静 林祖森 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1242-1245,共4页

针对高g值加速度传感器动态特性校准中遇到的激励窄脉冲的宽度问题,提出了适用于高g值加速度传感器动态特性的窄脉冲校准准则。该准则给出了对不同谐振频率的高g值加速度传感器的动态特性进行校准时,校准所需的激励窄脉冲的最大脉冲宽... 针对高g值加速度传感器动态特性校准中遇到的激励窄脉冲的宽度问题,提出了适用于高g值加速度传感器动态特性的窄脉冲校准准则。该准则给出了对不同谐振频率的高g值加速度传感器的动态特性进行校准时,校准所需的激励窄脉冲的最大脉冲宽度与传感器谐振频率的关系。依据该准则设计了窄脉冲校准系统,并对8309型高g值加速度传感器进行了校准实验。实验结果表明,该准则对于高g值加速度传感器频率响应特性的校准是有效的,按照该准则所定脉宽的脉冲能够激起被较准的高g值加速度传感器的各阶谐振频率。 展开更多

关键词 测试计量技术及仪器 动态校准 窄脉冲激励 高g值加速度传感器

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一种压阻式三轴高g值加速度传感器的冲击校准 被引量：12

9

作者 景鹏 马铁华 王燕 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期954-958,共5页

介绍了基于Hopkinson杆技术的激光光栅干涉法这种冲击加速度计的绝对校准方法,给出了加速度传感器灵敏度系数的两种标定公式。使用Hopkinson杆在约12000gn的加速度水平下应用上述校准方法对一种三轴压阻式高冲击微型加速度传感器的灵敏... 介绍了基于Hopkinson杆技术的激光光栅干涉法这种冲击加速度计的绝对校准方法,给出了加速度传感器灵敏度系数的两种标定公式。使用Hopkinson杆在约12000gn的加速度水平下应用上述校准方法对一种三轴压阻式高冲击微型加速度传感器的灵敏度进行了冲击校准。通过对校准结果的分析比较了两种灵敏度标定公式的优缺点,并对传感器的横向响应作了讨论。 展开更多

关键词 高g值加速度传感器 HOPKINSON杆 校准 标定公式 横向响应

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高g值加速度传感器的标定 被引量：18

10

作者 王文军 胡时胜 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期568-571,共4页

利用Hopkinson压杆装置,采用石英晶体片压力传感器对高g值加速度传感器进行了标定,并给出了加速度传感器灵敏度系数的标定公式。实验结果表明,本文中研制的利用石英晶体片压力传感器对高g值加速度传感器进行标定的实验装置可满足标定的... 利用Hopkinson压杆装置,采用石英晶体片压力传感器对高g值加速度传感器进行了标定,并给出了加速度传感器灵敏度系数的标定公式。实验结果表明,本文中研制的利用石英晶体片压力传感器对高g值加速度传感器进行标定的实验装置可满足标定的精度要求,而且整个校准系统结构简单,易于操作。 展开更多

关键词 爆炸力学 标定公式 Hopklnson压杆 高g值加速度传感器

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高g微阵列加速度传感器的电气互联研究

11

作者 曹始建 刘晓明 +2 位作者 朱钟淦 赵明锐 姚科明 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期47-51,共5页

设计高g微阵列传感器在受到150000gn加速度冲击作用下,它的电气性能良好。通过对改进封装后加速度传感器引线拉伸试验数据进行分析,利用模糊优化理论优点对试验数据进行模糊计算,得出最佳的精确焊接工艺参数。对不同工艺参数的传感器样... 设计高g微阵列传感器在受到150000gn加速度冲击作用下,它的电气性能良好。通过对改进封装后加速度传感器引线拉伸试验数据进行分析,利用模糊优化理论优点对试验数据进行模糊计算,得出最佳的精确焊接工艺参数。对不同工艺参数的传感器样品在霍普金森杆上进行冲击破坏试验,实验结果表明,在148000gn加速度冲击作用冲击下,传感器仍能正常工作,基本满足设计要求。 展开更多

关键词 高g加速度传感器 电气互联 模糊优化 内引线焊接

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曲面保护高量程加速度传感器阻尼特性研究 被引量：3

12

作者 杨尊先 李昕欣 于映 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期138-144,共7页

利用有限元模拟方法,对一种高量程MEMS加速度计进行10万g正弦加速度脉冲下的动态冲击响应分析。首先,建立适用于该器件曲面阻尼的分段近似叠加理论模型;随后,采用ANSYS有限元模拟技术分别研究器件阻尼带隙宽度及其阻尼介质特性对器件动... 利用有限元模拟方法,对一种高量程MEMS加速度计进行10万g正弦加速度脉冲下的动态冲击响应分析。首先,建立适用于该器件曲面阻尼的分段近似叠加理论模型;随后,采用ANSYS有限元模拟技术分别研究器件阻尼带隙宽度及其阻尼介质特性对器件动态冲击响应特性的影响。器件动态冲击响应实际上是受迫振动与传感器悬臂梁固有频率振动的叠加。当阻尼带隙较小时,输出结果表现为冲击载荷下的受迫振动响应;随着阻尼带隙变宽,悬臂梁固有频率振动渐突显,响应峰值电压也近线性增加,而峰值电压所对应时间则非线性减小。在其它条件相同情况下,阻尼介质粘滞系数越大,响应输出曲线越光滑,但其峰值电压也相应越低。在空气阻尼介质中,过载保护曲面的平移距离控制在0.5～0.65μm范围内,以获取较好的动态响应效果。 展开更多

关键词 高g加速度传感器 压膜阻尼 曲面过载保护 冲击响应

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阻尼介质温度对MEMS高量程加速度传感器动态输出特性的影响 被引量：2

13

作者 杨尊先 李昕欣 +1 位作者 于映 陈国南 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第5期1-4,共4页

以一种压阻式曲面过载保护高g加速度传感器为对象,为研究阻尼介质温度对器件动态冲击性能的影响,为进一步研制高性能传感器提供理论依据,利用有限元方法,分别研究在不同压阻掺杂浓度及阻尼介质温度下,器件经受105g峰值的半正弦加速度脉... 以一种压阻式曲面过载保护高g加速度传感器为对象,为研究阻尼介质温度对器件动态冲击性能的影响,为进一步研制高性能传感器提供理论依据,利用有限元方法,分别研究在不同压阻掺杂浓度及阻尼介质温度下,器件经受105g峰值的半正弦加速度脉冲时动态响应特性。结果表明:器件动态冲击响应实际上是受迫振动与器件悬臂梁固有频率振动相叠加的结果;随着阻尼介质温度逐渐升高,动态输出特性中受加速度冲击受迫振动渐显,响应峰值电压线性降低,且压阻掺杂浓度越低,峰值电压下降越快,温敏效应越不明显。因此,为了提高高量程加速度传感器工作稳定性,适当提高其压阻掺杂浓度是有必要的。 展开更多

关键词 高g加速度传感器 温敏效应 掺杂浓度 动态敏感特性

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基于梁膜结构的MEMS高g值加速度传感器 被引量：2

14

作者 李晓博 赵玉龙 程荣俊 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2014年第2期11-13,23,共4页

为满足高冲击时加速度测量的要求,研制了一种基于梁膜结构的MEMS高g值加速度传感器。内部敏感元件采用对称的十字梁与平膜结合结构,可以有效地降低偏轴影响及横向灵敏度。使用ANSYS软件对芯片结构进行静态分析与模态分析,结果表明其在... 为满足高冲击时加速度测量的要求,研制了一种基于梁膜结构的MEMS高g值加速度传感器。内部敏感元件采用对称的十字梁与平膜结合结构,可以有效地降低偏轴影响及横向灵敏度。使用ANSYS软件对芯片结构进行静态分析与模态分析,结果表明其在满量程情况下能安全工作。利用加速度冲击台进行测试,结果表明该加速度传感器可以准确地测量加速度信号,其灵敏度达到1.08 V/g,线性度达到1.163%。该传感器具有体积小,线性度好,精度高的优点。 展开更多

关键词 微机电系统 高g值加速度传感器 有限元仿真分析 测试

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高低温环境对三轴高g值加速度传感器灵敏度变化影响研究 被引量：4

15

作者 乔诗翔 李豪杰 +1 位作者 于航 陈志鹏 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期240-248,共9页

针对高低温环境对高g值加速度传感器灵敏度影响机理不清的问题,通过建立两端固支的敏感单元数学模型,得到了传感器灵敏度与敏感单元纵向应力、横向应力的关系。通过热-力耦合仿真分析得到了传感器灵敏度与温度间的关系,在-40℃~50℃范围... 针对高低温环境对高g值加速度传感器灵敏度影响机理不清的问题,通过建立两端固支的敏感单元数学模型,得到了传感器灵敏度与敏感单元纵向应力、横向应力的关系。通过热-力耦合仿真分析得到了传感器灵敏度与温度间的关系,在-40℃~50℃范围内,传感器灵敏度随温度的增加而减小,且在-40℃~20℃范围内灵敏度变化较快,在20℃~50℃范围内灵敏度变化较慢。通过传感器高低温试验得到高低温环境下传感器灵敏度数据,-40℃条件下灵敏度大小为0.523μV/g;50℃条件下灵敏度大小为0.516μV/g。与仿真结果进行对比,验证了温度变化对传感器灵敏度的影响规律,为提升高g值加速度传感器在高低温环境下测量精度具有理论参考意义。 展开更多

关键词 高g值加速度传感器 压阻式 高低温 灵敏度

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高g阵列式加速度传感器加速度场的研究 被引量：1

16

作者 谭先吉 刘晓明 《中国测试技术》 2004年第1期29-30,21,共3页

本文提出了研究高g阵列式加速度传感器加速度场分布规律的布阵方法 ,并以此为基础通过试验获得加速度场的分布规律 。

关键词 高g阵列式加速度传感器 加速度场 非线性 二次回归 正交设计

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高g值加速度传感器动态补偿范围研究 被引量：3

17

作者 刘伊 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第4期71-74,共4页

针对传感器动态补偿后会放大高频段噪声的问题,提出对高g值加速度传感器动态补偿范围的研究。将高g值加速度传感器采用零极点相消方法进行动态补偿。仿真分析不同频带宽度系统的输出信号与理想输入信号的误差以及输出信号的信噪比。仿... 针对传感器动态补偿后会放大高频段噪声的问题,提出对高g值加速度传感器动态补偿范围的研究。将高g值加速度传感器采用零极点相消方法进行动态补偿。仿真分析不同频带宽度系统的输出信号与理想输入信号的误差以及输出信号的信噪比。仿真结果表明:信噪比为21 dB时,最佳拓宽频带范围为原工作频带的4~12倍。对动态补偿后的高g值加速度传感器进行动态校准实验。实验结果证明:在最佳拓宽范围内,高g值加速度传感器不仅可以对输入信号无失真传输,同时还可抑制噪声。 展开更多

关键词 高g值加速度传感器 动态补偿 零极点相消法 工作频带

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高g值加速度校准激励脉冲的横向激光干涉测量方法 被引量：4

18

作者 范锦彪 李玺 +1 位作者 徐鹏 祖静 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期497-502,共6页

为了准确测量高g值加速度传感器校准激励脉冲的幅值和持续时间,研究了基于激光多普勒的加速度脉冲测量方法。在分析激光多普勒原理的基础上,设计了以光栅为合作目标的激光测速仪;针对干涉仪输出的存在零点漂移的多普勒信号,提出了基于... 为了准确测量高g值加速度传感器校准激励脉冲的幅值和持续时间,研究了基于激光多普勒的加速度脉冲测量方法。在分析激光多普勒原理的基础上,设计了以光栅为合作目标的激光测速仪;针对干涉仪输出的存在零点漂移的多普勒信号,提出了基于多项式拟合和希尔伯特变换的局部均值分解法;利用该方法对实测多普勒信号进行了解算,得到了激励加速度脉冲;分析了由干涉仪及其合作目标引起的加速度脉冲的幅值和脉宽测量不确定度。实测数据表明:该方法在包含因子k=2时幅值测量的扩展不确定度为U=3%,脉宽测量的扩展不确定度为U=4.8%。测量精度符合ISO16063-13(2001)规定的指标。 展开更多

关键词 横向干涉测量法 校准激励脉冲 幅值 脉宽 高g值加速度传感器

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基于故障树的高g值传感器失效模式分析 被引量：2

19

作者 陈员娥 马喜宏 +1 位作者 李长龙 龚珊 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2013年第9期15-17,共3页

为了研究高g值加速度传感器使用时可能出现的失效模式,首先对其组成与结构进行分析,建立了该系统的失效模式故障树。考虑该传感器主要在冲击环境下使用,因此针对冲击环境下可能发生的关键底事件即传感器芯片和外部放大电路进行了有限元... 为了研究高g值加速度传感器使用时可能出现的失效模式,首先对其组成与结构进行分析,建立了该系统的失效模式故障树。考虑该传感器主要在冲击环境下使用,因此针对冲击环境下可能发生的关键底事件即传感器芯片和外部放大电路进行了有限元仿真。利用ANSYS逐渐增加冲击加速度对关键底事件仿真,最终确定传感器芯片和外部放大电路超过许用应力时的冲击加速度,得出该传感器在高冲击下的三种失效模式:硅梁断裂、焊点脱落、放大器芯片断裂,并提出了改进建议。 展开更多

关键词 高g值加速度传感器 故障树 冲击

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