冲击应力下高g加速度传感器的加速寿命评估

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。     

光切割法10~5g冲击校准技术

对高达10~5g冲击校准技术做了探讨。依照ISO/5347—2标准的光切割法原理并采用气炮装置,使校准上限可达10~5g,校准加速度脉冲持续时间为100μs,校准不确定度可达到±5％.这种校准下限也可做到10~2g量级。     

高冲击加速度传感器频响窄脉冲标定测试技术

针对高冲击加速度传感器的频响计量测试问题,设计了一种可实现冲击加速度传感器频响窄脉宽标定系统。该系统采用Hopkinson杆为试验装置,以激光多普勒测速仪作为基准信号测量装置,基于窄脉冲频响计量测试原理,采用汉宁窗和三次插值方法对信号进行处理,基于LabVIEW和MATLAB开发环境编写数据处理程序,实现对被校MEMS冲击传感器频响的快速解算。试验结果表明,该系统能够快速解算出高冲击加速度传感器的幅频特性函数,对传感器工作频带的估计误差低于10%。该系统避免了不同窄脉冲激励条件下,对基准信号和加速度传感器输出信号进行处理的复杂流程,采用适于常规输入信号的信号处理方法,提升了约20%频响测试效率,实现了对加速度传感器频响的快速标定测试。     

一种压阻式高g值传感器的冲击校准的方法研究

介绍了一种高g值冲击加速度传感器灵敏度校准的方法,即基于Hopkinson杆技术的激光多普勒干涉法,该方法能够复现冲击加速度量值,直接溯源于激光波长和时间/频率量,并使用Hopkinson杆对150 000g量程的压阻式传感器进行了冲击校准,通过校准证明了该方法的可行性,而且复现方法可靠、稳定.     

一种压阻式三轴高g值加速度传感器的冲击校准

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。     

利用Msc.dytran优化高冲击压电式加速度传感器设计

为优化压电式加速度传感器设计,提高其量程,用瞬态动力学仿真软件Msc.dytran对中心压缩型压电式加速度传感器在导弹碰靶过程中的加速度和动态应力进行模拟仿真。结果表明：对于结构一定的传感器,压电片厚度存在一个最佳值,可以通过仿真选择较好的材料组合（如,基座选铝、压电材料选石英）来减小透射到压电片中的应力波强度,以提高传感器的量程。     

高g值加速度传感器灵敏度标定研究

本文进行了高g值加速度传感器灵敏度的标定研究。采用轴向冲击Hopkinson杆,杆上产生的应力波作为标定加速度传感器的冲击脉冲。通过实验验证、理论分析和计算表明,这种标定方法是可行的,并给出了系统的标定误差和分析误差的方法。     

三轴高g值加速度传感器的横向效应研究

研究了自由落体冲击方法检测高量程三轴高g值加速度传感器的横向效应,即分别在x轴、y轴、z轴作为主轴时,检测三轴压阻传感器其他两个方向感受到的g值大小和方向。实验表明,在Z轴作为横向输出轴时横向效应最大。     

高g值三轴加速度传感器的横向效应研究

研究了自由落体冲击方法检测高量程三轴高g值加速度传感器的横向效应,即分别在x轴、y轴、z轴作为主轴时,检测三轴压阻传感器其他两个方向感受到的g值大小和方向。实验表明,在Z轴作为横向输出轴时横向效应最大。     

三轴高g值加速度传感器的测试技术研究

针对压阻式传感器敏感结构设计的需要,提出一种MEMS三轴高g值加速度传感器敏感结构.对设计的传感器进行Hopkinson杆冲击试验,标定了传感器的灵敏度、线性度和交叉耦合误差参数.对标定的传感器进行了动态侵彻试验,试验结果表明在48000 gn幅值、3 ms脉宽和15000 gn幅值、13 ms脉宽的冲击载荷下,传感器测试的位移误差为6%,性能良好,能够满足大脉宽、高冲击测试的需要.     

三轴高g加速度计的测试方法及实验研究

研究了高g加速度计的校准测试方法,并针对一种量程为105gn的三轴高g加速度计,测试标定了其主要性能参数。分别利用自由落杆绝对法和比较法测试了三轴高g加速度计的灵敏度;分析了影响交叉轴灵敏度测试的两种影响因素,进而分别指出了解决方法,并测试了其交叉轴灵敏度;通过提取叠加在主波上的锯齿波波形,测试出其谐振频率;最后利用东菱冲击机标定了三轴高g加速度计的非线性度。     

高g值加速度计激光干涉校准及信号解算方法

采用霍普金森杆冲击装置产生激励加速度脉冲,利用激光速度干涉仪对激励信号进行测量,实现对高g值加速度计的校准.提出了过零点法和相位求导法对多普勒信号进行解算.模拟分析结果表明,信噪比为30dB时相位求导法的解算误差为0.20%,优于过零点法.对988型压电式加速度计在18371gn～86806gn的校准实验表明了试验装置和解算方法的有效性.     

一种高冲击MEMS加速度传感器的仿真与优化

基于高冲击MEMS加速度传感器的冲击灵敏度、频率响应与敏感芯片的结构尺寸存在相互制约关系,提出在满足传感器结构强度和固有频率条件下,提高传感器冲击灵敏度的理论分析、仿真模拟与实验验证的方法;运用ANSYS软件对敏感芯片的弹性膜片厚度与中心岛厚度进行多次设计与仿真,通过多组仿真数据对传感器的结构尺寸进行优化;高冲击实验验证表明,优化的传感器结构尺寸、性能指标能够满足设计要求,冲击灵敏度较高.     

高g微阵列加速度传感器的电气互联研究

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。     

加速度传感器及其安装工艺对加速台车模拟试验测量结果的影响

为研究加速度传感器及其安装工艺对车辆加速台车模拟试验测量结果的影响,采用碰撞试验常用的压阻式和电容式加速度传感器对加速台车碰撞模拟试验进行了测试。在DIAdem和Matlab中计算了加速度传感器输出结果的偏差、相干函数、能量谱、冲击响应谱等参数,在时域和频域内分析了加速度传感器及其安装工艺对加速台车模拟试验测量结果的影响。     

导弹机内测试技术的国内外发展现状

导弹武器系统的综合测试是产品研发和使用中的重要保障技术,在武器系统的全寿命周期中扮演着越来越重要的角色；机内测试技术是提高系统测试性的关键方法之一,作为一种能够在设备或系统等测试单元内部自检的技术,机内测试在导弹测试领域中被广泛使用；介绍了国内外对机内测试的基本定义、特点、作用、虚警及抑制等发展的现状,并主要聚焦于导弹武器系统中的机内测试案例；针对机内测试在导弹领域应用中存在的问题,讨论了满足未来新一代导弹测试性需求的可能途径,并对机内测试技术未来的发展趋势进行了探讨和展望。     

高g值加速度传感器的窄脉冲校准理论与方法

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。     

微加速度计冲击可靠性及防护

通过实验研究了梳齿电容微加速度计器件在大过载冲击下的失效模式,发现了失效的主要原因是由于弹性梁的断裂,并对实验现象进行了分析和讨论,指出了微加工工艺的不确定性对器件失效的影响。检验了在结构设计中对可动质量块进行限位的作用,可以明显提高器件的抗冲击能力。提出了金属橡胶这一新材料在微加速度计冲击防护中的应用,并对其作用进行了实验验证,结果表明金属橡胶除了靠金属螺旋卷接触点之间的相互摩擦来耗散能量外,还可以明显增加冲击脉冲的宽度,有效的缓冲和吸收冲击能,提高器件的抗冲击能力和可靠性。