【摘 要】
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三轴高g值加速度传感器在硬目标侵彻中发挥着至关重要的作用,为引信实现计层、姿态识别提供重要依据,本文通过参考国内外高g值加速度传感器的发展情况,采用理论分析和仿真相结合的研究方法,对三轴传感器敏感芯片进行了优化设计,并对其具体应用和应用中的问题展开了研究,主要研究内容如下:（1）广泛查阅国内外资料,对传感器敏感单元的基本结构和工作原理进行了分析,给出了优化方向,即重点针对敏感单元的固有频率和灵敏度
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三轴高g值加速度传感器在硬目标侵彻中发挥着至关重要的作用,为引信实现计层、姿态识别提供重要依据,本文通过参考国内外高g值加速度传感器的发展情况,采用理论分析和仿真相结合的研究方法,对三轴传感器敏感芯片进行了优化设计,并对其具体应用和应用中的问题展开了研究,主要研究内容如下:（1）广泛查阅国内外资料,对传感器敏感单元的基本结构和工作原理进行了分析,给出了优化方向,即重点针对敏感单元的固有频率和灵敏度两个主要指标,研究两种指标与敏感芯片各个参数的关系,并对其进行优化。（2）通过ANSYS有限元软件对传感器X、Y、Z三轴敏感单元进行优化仿真。对于X（Y）轴敏感单元,研究其各个参数尺寸（整体尺寸比例、质量块长和宽、主体结构厚度、支撑梁宽度、微梁尺寸）对敏感单元固有频率和灵敏度的影响并总结了其变化规律。最终确定了其具体参数,使其仿真结果的固有频率达到了2.12MHz,灵敏度0.6825μV/g@5V;对于Z轴敏感单元,通过为其设计两个个在支撑梁两端的凹槽来提高其性能,使其固有频率达到了585.2KHz,灵敏度达到了0.7356μV/g@5V。（3）利用LS-DYNA软件仿真侵彻过程,获取了其正向和一定倾角侵彻多层靶板过程中的速度和加速度曲线,总结了其一般变化规律,以其加速度和速度信号给出了弹体侵彻运动的轨迹方程,为引信计层和识别障碍物提供依据。同时分析了加速度传感器在实际应用时的加速度信号特征,对传感器的误差来源和大小进行了分析,对传感器的加工和安装给出了建议。（4）研究了高g值加速度传感器的加工工艺并制作了原型样机,利用hopkinson杆对传感器进行标定试验,试验结果表明:在5V供电下,X、Y、Z轴的灵敏度分别为0.535μV/g、0.521μV/g、0.531μV/g,非线性度误差分别为1.58%、2.36%、1.46%,最大横向灵敏度分别为8.62%、8.40%、3.92%。
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