开发了一种MEMS压电阻高g加速仪,具有跨中心块结构和可靠的电极

科学领域:

• 传感器技术 传感器技术
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程

背景情况:

• 高g加速度计对于涉及冲击和冲击的应用至关重要.
• 现有的MEMS加速度计通常具有有限的测量范围和自然频率.
• 在高冲击下电极故障是传感器设计的一个重大挑战.

研究的目的:

• 开发一个MEMS压式传感器,用于测量超过10万g的加速度.
• 为了增强传感器的测量范围和自然频率.
• 在高冲击条件下提高电极的可靠性和稳定性.

主要方法:

• 设计了一种横梁结构,其中有一个中心块,以提高传感器性能.
• 利用一个带有四个压电阻的Wheatstone桥,将加速转换为电力.
• 采用有限元法来优化压电阻的位置,以提高灵敏度.
• 开发了一种强大的Pt-Ti-Pt-Au电极,用于高冲击耐用性.
• 使用MEMS技术制造了加速度计,并使用霍普金森压力棒和子进行了测试.

主要成果:

• 获得了1.06μV/g的灵敏度,具有良好的线性.
• 模拟了633 kHz的自然频率.
• 成功测量了高达10万g的加速.
• 证明了良好的偏差稳定性.

结论:

• 开发的MEMS压电阻加速度计满足了测量超过10万g的加速度的要求.
• 新的设计和电极材料显著提高了传感器的性能和可靠性.
• 这种传感器适用于要求高g加速度测量的应用.