[發明專利]中高量程加速度傳感器敏感方向靈敏度的測試方法

無效

• 申請號: 200910049633.0
• 申請日: 2009-04-21
• 公開（公告）號: CN101539587A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發明（設計）人: 鮑海飛;李昕欣;宋朝輝;陸德仁
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: G01P21/00
• 分類號: G01P21/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 潘振甦

技術領域

本發明涉及提供一種中高量程加速度傳感器動態靈敏度的測試方法，屬于微傳感器的力學測試分析領域。

背景技術

量程在2000g(g＝9.8m/s²)以上的加速度傳感器能夠用于較高的加速度和較短脈沖的碰撞、沖擊等場合下試驗和使用，這類傳感器具有較快的響應和較高的抗過載能力，其碰撞、沖擊等瞬時動態條件下的靈敏度是一個需要確定的重要參數。

碰撞沖擊屬于瞬時動態過程，理想情況下，通過細長的金屬桿和金屬砧相互碰撞在金屬桿中產生應力波，在彈性碰撞范圍內接觸點的應力和應變成正比，當不考慮阻尼等耗散因素時，所產生的脈沖主應力波是正弦波。固定安裝在細長金屬桿上的高量程加速度傳感器就能夠記錄這一瞬間所產生的波形，一般是半正弦波。加速度傳感器的敏感結構的位移(形變)x輸出具有正弦形式，表示為：x＝Asin(ωt)，位移對時間經過兩次微分便得到加速度：a(ω)＝-Aω²sin(ωt)；這樣，在壓阻加速度傳感器上，產生的脈沖主波電信號則表示為V(ω)＝V_osin(ωt)，V_o為峰值。壓阻式加速度傳感器的靈敏度定義為S(ω)=Voa(ω).]]>實際上，在所有頻率范圍內，器件的靈敏度并不是恒定值。一般來說，在欠阻尼情況下，在一定頻率范圍內，靈敏度隨頻率基本上是恒定值，超過某一個頻率后，靈敏度隨頻率升高而升高。實際碰撞沖擊過程中會產生很多高頻波，同時容易將器件的本征固有頻率激發出來。尤其對量程為幾千g的加速度傳感器，由于其一階共振頻率不是很高，在碰撞過程中就更容易將本征頻率激發出來。因此，碰撞過程所產生的主波包含了成分復雜的多個頻率的波，是非單一頻率的波，表示為：x=Σn=1kAnsin(ωnt),]]>k為正整數。因此，碰撞過程時間內疊加到主波上的高頻波將影響到靈敏度計算的精度。因為，靈敏度的計算是假定靈敏度隨頻率不變的。基于硅的壓阻型加速度傳感器一般是欠阻尼的，這就導致其幅頻特性中，靈敏度(幅值)隨頻率升高而升高。因此，需要采用適當的方法對碰撞過程所產生的波進行機械濾波，以達到對輸入波形具有一定的選擇性，進而確定器件在一定頻率范圍內，相對來說是較低頻率的動態靈敏度。