一种高g值面内加速度传感器的设计与仿真

来源：电子测量技术杂志2023年第5期北京时间：

作者：王毓婷，石云波，赵锐，李艳，张洁宇

单位：中北大学电子测试技术重点实验室 太原 030051

摘要：为了检测侵彻武器冲击硬目标产生的水平方向超高加速度，提出了一种单轴的面内高量程压阻式加速度传感器。该传感器的量程为150 000 gn，由支撑梁、质量块和4个微梁构成。当给传感器施加轴向加速度时，支撑梁两侧的微梁分别被拉伸和压缩，通过惠斯通全桥实现压阻信号的检测。将加速度传感器的固有频率、最大等效应力以及几何结构参数作为多目标函数，用OSF采样和克里金代理模型对加速度传感器进行优化，得到高谐振频率、高灵敏度和低交叉灵敏度的敏感结构。有限元仿真和电学仿真结果表明，传感器一阶固有频率为0.84 MHz，y轴灵敏度为0.594 μV/gn，非线性度为3.26%，x轴和z轴的交叉灵敏度均小于1%。

关键词：高量程;多目标优化;面内加速度计;交叉灵敏度

基金资助：国家自然科学基金（52175524）项目资助