[发明专利]一种高量程压阻加速度传感器共振频率的测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及提供一种高量程压阻加速度传感器共振频率的测试方法，属于微传感器的力学测试分析领域。

背景技术

量程范围在5000g到100000g(g＝9.8m/s²)或更高的高量程压阻加速度传感器在现代武器装备中具有重要的应用价值[Robert D.Sill，Shock calibrationof accelerometers at amplitudes to 100 000 G using compression waves，ENDEVCO，TP283]，其中描述傠速嚦传感器一个重要的工作指标就是器件的一阶共振频率。在实施设计中□就将传□器设计成具有较高共振频率的悬臂梁或者板崏歉敏感结构，如一阶共振频率一般在几十KHz到几百KHz，这样保证器件具攉较高的工作带宽[石云波，祈打瑾□刘俊，引信用加速嚦传低器摏感元件的覾计，半导体技术，Semiconductortechnology，2006：31(7)：pp537～541]。但是高量程加速度传感器的共振频率测试却并非易事。通常的振动台只能提供较小的加速度，在正弦驱动下，当加速度a一定时，振动幅度A和圆频率ω的平方成反比，A=aω2,]]>频率越高，则振动的幅度就越小，当加速度为10g，频率达到50KHz时候，则振动幅度为1nm，即达到了振动台的振动极限，因此这样小的振动幅度是很难用来驱动和检测高量程高频率的响应。光学检测振动的方法具有较高的分辨率，可以用来检测微纳米结构中较高的共振频率。如原子力显微镜(AFM)中所使用的悬臂梁，在轻敲模式下，利用压电驱动悬臂梁，通过悬臂梁的光学反射就能检测具有上百KHz水平的振动。但单纯的悬臂梁与加速度传感器最大的差别是，悬臂梁探针结构在使用中直接暴露在空气环境下，不需要封装而可以直接使用，而加速度传感器器件却需要封装好来才可以使用，因此，利用光学方法是很难测试封装好器件内部结构的振动，这无疑是及其不利的。同样封装好的器件其内部是一个封闭的结构，对于高量程加速度传感器来说，在敏感结构的上下通常还具有抗过载等保护结构，其敏感结构内部的阻尼与暴露在空气中的状态截然不同，这就会显著影响测试到的共振频率。如果是在欠阻尼情况下，理论上检测到的振动频率ωd=ω02-n2]]>将要比自由振动频率ω₀低，其中n是阻尼系数c与质量m之比n=c2m]]>。因此，如果在空气中能够进行测试的话将带来一定的测试不准确性。