摘要：为设计一种兼具抗高过载性能与高灵敏度的低量程电容式加速度传感器,结合响应面分析和遗传算法,对传感器的7组尺寸参数进行了优化。利用实验设计(DOE)中的多组采样点与二次拟合确定了尺寸参数与传感器输出变量之间的函数关系,基于该函数引入惩罚因子,进行多次遗传算法迭代处理。最终统计响应面优化和遗传算法的结果,获得了1组最优尺寸参数。优化结果表明:在相同的加速度作用下,传感器的等效应力降低约18%,等效位移增大约12%,设计灵敏度增大约20%,在30000 gn过载下的最大应力减少224.94 MPa,具有更高的抗过载能力。

摘要：为了解决用于外弹道信息测量的MEMS加速度传感器无法承受弹丸发射过程中膛内的高过载,易产生器件损坏的问题,设计了一种具有抗高过载能力的低量程电容式加速度传感器。在传感器梁上应力较大、相对易受到撞击而产生断裂的端部位置设置了仿桥梁护舷式的防护台结构,该结构能以自身形变吸收部分撞击时的能量,从而减小传感器本身因撞击而产生的变形。有限元仿真结果表明:引入这种桥梁护舷式防护台的加速度传感器在30000g过载情况下受到的应力由引入前的994.88 MPa降低至70 MPa,因过载导致器件损伤断裂的可能性大幅降低,符合提高传感器抗过载能力的设计预期。

摘要：针对近年来常规弹药制导化改造对经历高动态环境的加速度传感器的迫切需求,该文设计了一种抗高过载、低量程的微机电系统(MEMS)电容式加速度传感器。该加速度传感器使用4组折叠梁组对可动结构进行支撑,并带动其在敏感方向移动,同时敏感结构采用差分式电容检测结构和叉齿止档限位结构方案,降低了结构受冲击时的区域应力,提高了输出信号增益及传感器灵敏度。理论计算和有限元分析结果表明,传感器轴向灵敏度为0.22 pF/g(g=9.8 m/s2),可承受轴向幅值为3×104g、脉宽约8 ms的加速度冲击。