一種新型高量程微加速度傳感器侵徹測試

引言
高量程微機械壓阻式加速度傳感器在沖擊測試、軍用引信中運用相當廣泛。可靠性研究是微電子機械系統 MEMS產業化的關鍵，對于微加速度傳感器更是如此。由于應用環境的特殊性，高量程微加速度傳感器必須具有極高的抗過載能力。目前，國內研究MEMS器件抗過載能力主要停留在計算機模擬和實驗測試。考慮到測試實驗無法充分測試傳感器在特殊環境下的性能，對該高量程加速度傳感器在侵徹環境中進行試驗驗證，分別對混凝土靶及鋼靶進行實彈侵徹，對比分析該傳感器在真實沖擊環境下的數據和抗過載能力，從而獲取可靠數據，為深入研究彈體侵徹過載特性提供依據。

2 微加速度傳感器結構及封裝
圖1是高量程加速度傳感器模型截面圖，150 000 g為量程，一階固有頻率達300 kHz。梁寬和質量塊一致，壓阻對稱放置于4梁根部，抑制了非對稱性結構引起的橫向加速度的影響。整體為“田”字形結構，單晶硅材料。中心的活動質量塊由十字梁懸浮連接到邊框上。邊框作為錨區鍵合在玻璃基底上。

3 實彈侵徹測試實驗
實驗用921A型鋼靶，其靶板厚26 mm，炮彈出膛速度為420 m／s。鋼筋混凝土靶體積為(2×2×1．5)m3，出膛速度為895 m／s。每發炮彈內安裝有2個傳感器，一個為988傳感器，其靈敏度為0．341 pc／g；一個為帶測試傳感器。系統采樣率為200 kHz。利用130 mm口徑滑膛炮發射烯卵形頭部彈體，分別對鋼靶和鋼筋混凝土靶進行垂直侵徹，如圖2所示。