一种新型高量程微加速度传感器侵彻测试

引言
高量程微机械压阻式加速度传感器在冲击测试、军用引信中运用相当广泛。可靠性研究是微电子机械系统 MEMS产业化的关键，对于微加速度传感器更是如此。由于应用环境的特殊性，高量程微加速度传感器必须具有极高的抗过载能力。目前，国内研究MEMS器件抗过载能力主要停留在计算机模拟和实验测试。考虑到测试实验无法充分测试传感器在特殊环境下的性能，对该高量程加速度传感器在侵彻环境中进行试验验证，分别对混凝土靶及钢靶进行实弹侵彻，对比分析该传感器在真实冲击环境下的数据和抗过载能力，从而获取可靠数据，为深入研究弹体侵彻过载特性提供依据。

2 微加速度传感器结构及封装
图1是高量程加速度传感器模型截面图，150 000 g为量程，一阶固有频率达300 kHz。梁宽和质量块一致，压阻对称放置于4梁根部，抑制了非对称性结构引起的横向加速度的影响。整体为“田”字形结构，单晶硅材料。中心的活动质量块由十字梁悬浮连接到边框上。边框作为锚区键合在玻璃基底上。

3 实弹侵彻测试实验
实验用921A型钢靶，其靶板厚26 mm，炮弹出膛速度为420 m／s。钢筋混凝土靶体积为(2×2×1．5)m3，出膛速度为895 m／s。每发炮弹内安装有2个传感器，一个为988传感器，其灵敏度为0．341 pc／g；一个为带测试传感器。系统采样率为200 kHz。利用130 mm口径滑膛炮发射烯卵形头部弹体，分别对钢靶和钢筋混凝土靶进行垂直侵彻，如图2所示。