振动环境下压力传感器失效机理分析

在复杂的振动环境中,一种特定结构的压力传感器经常出现内引线断裂的失效现象。通过对内引线断截面及断口侧面的观察,确定为振动疲劳断裂。应用机械振动和模态分析理论,将转接引线的力学模型简化为伯努利-欧拉梁,通过自由振动偏微分方程计算其基频,与有限元软件计算的结果进行比对,证明建立的有限元模型能够准确反映传感器的动力学状态。应用该有限元模型,进行模态和振型的计算,寻求致使内引线断裂失效的原因,并将计算结果与试验结果对比,证明寻找的失效原因的正确性。     

压力传感器结构参数识别及优化方法

某型号压阻式绝压传感器与复杂的环境载荷发生谐振,经常出现内引线疲劳断裂的失效现象,通过改变传感器结构参数可以提高其固有频率,有效避免该失效模式。应用FEMtools参数识别优化软件,寻找对传感器固有频率影响最显著的3个敏感结构参数;因国内外试验设备的限制,运用可靠性虚拟试验技术进行二次回归正交旋转中心组合试验,得到3个敏感结构参数和传感器使用寿命之间的回归方程;根据回归方程得到使传感器使用寿命达到要求的参数优化组合区间;区间内随机选取试验点,重新设计传感器,并进行现有实验设备极限条件下的室内验证实验。试验结果表明,得到的3个敏感结构参数可以有效提高传感器的动力学性能及其可靠性,为后续上机试验进行铺垫并积累数据。     

加速度传感器壳体结构参数优化

合理的结构参数组合可提高加速度传感器壳体结构的固有频率,保证传感器在振动环境下输出信号稳定.通过建立竖直薄板力学模型,确定影响加速度传感器壳体固有频率的结构因素.基于响应面法思想,利用试验设计的方法,以加速度传感器壳体固有频率为指标,各结构参数为因素,设计二次回归正交旋转组合试验.通过ABAQUS 6.10软件建立各组试验结构参数组合下的分析模型并提取固有频率,最终确定使固有频率维持在较高水平的结构参数组合区间.通过对优化后参数进行验证性试验,表明优化后区间随机结构参数组合下加速度传感器壳体固有频率能够达到10 kHz以上.