Endveco公司在长期运用和研究7270A系列传感器的过程中发现，该系列传感器的零阻尼特性在某些条件下可能会给传感器本身带来不利影响。当被测对象以极高的频率对传感器进行激励时，7270A可能会发生谐振，谐振时的放大系数也可能会导致传感器结构损坏。为此，Endveco公司提出了改进方案，通过引入较小的阻尼系数对传感器的谐振通过气隙进行衰减和抑制，在必要的情况下甚至完全停止传感器的响应。

图14-31为Endveco公司提出的气隙阻尼结构原理。通过在质量块上下设置适当的平面气隙，当质量块感受的冲击足够大时（1.5倍量程），质量块运动压缩气隙形成气体阻尼片，达到增大对加速度敏感结构阻尼系数的目的，当然这也会带来谐振频率的降低。传感器的上下结构约束在过载条件下（2～3倍量程之间）将对质量块形成阻挡，防止更大变形造成的结构损伤。这种新型压阻式加速度传感器设计具有的典型特点包括：

（1）高可靠性与高生存能力，可重用次数从目前的3次增加至6次。

（2）小封装，器件封装面积仅为25 mm2，仅为当前的1/4。

（3）表面贴装，可以直接安装于电路板上。

（4）低功耗，从目前的150 mW降低至4 mW。

（5）更短的热平衡时间，更低的温漂，温漂从50g降至10g。

（6）高频响，不低于100 kHz。

（7）高阻抗，从当前的650 Ω提高至6 500 Ω。

（8）微阻尼，利用气隙对提高极高频率阻尼特性，消除高振铃现象，阻尼系数为0.05。

（9）超量程保护，通过机械结构设计在过载条件下使器件停止响应。

图14-31　Endveco公司研究的气阻尼结构原理

2009年，Endveco公司提出了如图14-32所示的具有阻尼结构的传感器样品设计。

图14-32　2009年Endveco公司研究的新型压阻传感器结构与应用情况

根据Endveco已经开展的试验，2009年加工的样品达到的技术状态如下：

（1）灵敏度：8.5 μV/g。

（2）静态零点电压：＜±100 mV，典型值±50 mV。

（3）输入阻抗：5.5 kΩ（±0.5 kΩ）。

（4）最大温漂：＜10 g。

（5）噪声：＜5 μVrms。

（6）高冲击下零点漂移：

①20 000g冲击下敏感轴漂移小于30g；

②8 000g冲击下敏感轴漂移小于40g；(www.daowen.com)

③8 000g冲击下正交轴漂移小于40g。

基于该设计，2012年Endveco针对侵彻弹药引信推出了三型具有高生存能力的高冲击压阻加速度传感器，分别是：

（1）表面贴装的72LCC封装传感器；

（2）螺钉固定的7280A传感器；

（3）螺柱安装的7280AM4传感器。

图14-33分别为72LCC、7280A和7280AM4压阻加速度传感器。图14-34是72LCC与7270A-60k传感器的性能比较，可见其高频激励下的振铃响应已经被大大抑制。

图14-33　Endveco公司的三款高生存能力高冲击压阻加速度传感器

（a）72LCC；（b）7280A；（c）7280AM4

图14-34　Endveco72LCC与7270A-60k传感器的性能比较

（a）未超量程无止动作用；（b）2.5倍量程1 250 000g止动；（c）4倍量程150 000g止动；（d）5.5倍量程160 000g止动

成立于1967年的美国PCB公司在压电传感器领域具有极强的专业能力，ICP型压电传感器就是PCB公司最先推出的。近年来，该公司又陆续推出了系列化的压阻式加速度传感器产品，如图14-35所示，尤其在高冲击测试领域，以Endveco公司的7270A产品为参照，其动态性能、产品尺寸都接近或部分优于Endveco。

图14-35　PCB公司的各式压阻式加速传感器

图14-36显示了PCB公司研制的新型MEMS压阻式传感器和Endveco的7270A传感器、Quartz的传感器在同一短时脉冲激励下的动态响应输出比较情况，可见7270A的高频振铃现象极为显著，而PCB公司的传感器在主冲击结束后未对后续结构振动进行响应，显示了该传感器对极高频率响应具有良好的阻尼和衰减能力。

图14-36　PCB公司新型压阻加速度传感器与Endveco、Quartz的传感器性能比较

PCB公司将该传感器安装在特定的动能侵彻试验弹中，在美国的艾格林空军基地进行了动态侵彻过程测试，试验情况如图14-37所示。

图14-37　PCB新型压阻加速度传感器测得的侵彻0.6 m混凝土目标过程中的动态加速度

目前，PCB公司推出了多种封装的压阻式加速度传感器产品，如图14-38所示，包括基于单个传感器的三轴组合产品。

图14-38　PCB公司生产的多种封装的压阻式加速度传感器

2011年，美国DTS公司展示了微型高g值侵彻加速度测试模块，其中所配装的加速度传感器即为PCB公司的3501压阻式加速度传感器，该装置利用3个3501传感器对载体的三轴加速度进行测量和记录，产品形态见图14-39。

图14-39　DTS公司的侵彻加速度记录仪采用了3个PCB3501压阻式加速度传感器

侵彻弹药引信中应用的传感器并不局限于本章所述的这几种类型。随着新原理、新工艺的不断出现，传感器领域的发展日新月异，可供侵彻弹药引信使用的引信也将随之而更新，使引信系统更加智能化。