加速度传感器壳体结构参数优化.pdf

2014年第33卷第12期
传感器与微系统( Transducer and Microsystem Technologies)
DOI:10.13873/J.1000-9787(2014)12-013-04
研究与探讨
加速度传感器壳体结构参数优化
诸雷阳',于徳润',刘宝伟2,丁钟凯2,符兴宇
(1.二炮驻哈尔滨地区军事代表室,黑龙江哈尔滨150001;
2.中国电子科技集团公司第四十九研究所,黑龙江哈尔滨溴150001;
3.哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001)
摘要:合理的结构参数组合可提高加速度传感器壳体结构的固有频率,保证传感器在振动环境下输出
信号稳定。通过建立竖直薄板力学模型,确定影响加速度传感器壳体固有频率的结构因素。基于响应面
法思想,利用试验设计的方法,以加速度传感器壳体固有频率为指标,各结构参数为因素,设计二次回归正
交旋转组合试验。通过 ABAQUS6.10软件建立各组试验结构参数组合下的分析模型并提取固有频率,最
终确定使固有频率维持在较高水平的结构参数组合区间。通过对优化后参数进行验证性试验,表明优化
后区间随机结构参数组合下加速度传感器壳体固有频率能够达到10kHz以上。
关键词:加速度传感器;结构参数;试验设计;固有频率
中图分类号:TP212文献标识码:A文章编号:1000-9787(2014)12-0013-04
Shell structural parameter optimization of acceleration sensor
CHU Lei-yang, YU De-run, LIU Bao-wei, DING Zhong-kai, FU Xing
1. The Second Artillery Corps Representative Office in Harbin, Harbin 150001, China
2. The 49th Research Institute, China Electronics Technology Group Corporation, Harbin 150001, China;
3. Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)
Abstract: Reasonable structural parameter combination can improve natural frequency of shell structure of
acceleration sensor, ensure output signal stable in vibration environments. Through building mechanical model for
vertical plate to determine structural factors which impact natural frequency of acceleration sensor shell Based on
idea of response surface method, use design of experiment(DOE )methods, use natural frequency of acceleration
sensor
shell as an index and use each structural parameter as factor to design the quac
atic
rotation combination experiment. Structural parameters of each group of test combined analysis model is set up by
using ABAQUS 6. 10 software and extract natural frequency, finally determine structural parameter combinations
interval which makes natural frequency maintain at a higher level. Through confirmatory test on optimized
parameters, the results show that natural frequency of acceleration sensor shell after optimizing interval of random
structural parameter combinations can reach above 10 KHZ
Key words: acceleration sensor; structural parameter; design of experiment(DOE); natural frequency
器壳体内部,所以,芯片感受到外部激励的真正来源是壳体
加速度传感器常用于过载、振动和冲击量的测量,广泛受外界激励而产生的受迫振动。因此,对加速度传感器壳
应用于卫星导航、武器制导、飞机性能测试等军工项目和民体结构的固有赪率进行研究就显得格外重要
航、汽车、医疗等民用领域的振动冲击测试、机械动态试验
加速度传感器壳体结构多为箱体形式,本文对箱体的
振动校准、信号分析等,特别是在航空航天领域中更有特殊竖直薄板底端固定模型固有频率进行试验研究,最终确定
地位。加速度传感器壳体对于传感器芯体和电路部分影响加速度传感器壳体固有频率的结构因素,并采用试验
起承载保护作用,由于加速度传感器在外界动态载荷下工设计( design of experiment,DOE)方法对传感器壳体进行优
作,当外界激励存在与系统的固有频率相等或相近的频率化分析,以提高传感器结构固有频率。
分量时,系统就会出现谐振现象,导致芯体输出量不准确,1竖直薄板固有频率的影响因素
甚至结构损坏。由于芯片需要通过合理的工艺安装在传感
简化模型如图1。将薄板简化成竖直方向底部固支摆
收稿日期:2014-09-05