强电磁脉冲对硅微惯性传感器的损伤效应研究

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.012

兵工学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 1157-1164.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2020.06.012

强电磁脉冲对硅微惯性传感器的损伤效应研究

沈杰¹，潘绪超¹，方中¹，何勇¹，陈鸿¹，张江南¹，史云雷²

(1.南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室, 江苏南京 210094; 2.工业和信息化部电子第五研究所质量安全检测中心, 广东广州 510610)

收稿日期:2019-07-17 修回日期:2019-07-17 上线日期:2020-08-07
作者简介:沈杰(1992—)，男，博士研究生。E-mail: sj15952025214@sina.com

通讯作者：
何勇(1964—)，男，教授，博士生导师。E-mail: yonghe1964@163.com
基金资助:
武器装备预先研究基金项目（JZX7Y20190249024801）

Damage Effect of Strong Electromagnetic Pulse on Micro-silicon Inertial Sensor

SHEN Jie¹， PAN Xuchao¹， FANG Zhong¹， HE Yong¹， CHEN Hong¹， ZHANG Jiangnan¹， SHI Yunlei²

(1.Ministerial Key Laboratory of ZNDY, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, Jiangsu, China; 2.Quality Inspection and Testing Center, the Fifth Electronics Research Institute, Ministry of Industry and Information Technology, Guangzhou 510610, Guangdong, China)

Received:2019-07-17 Revised:2019-07-17 Online:2020-08-07

摘要/Abstract

摘要： 为研究强电磁脉冲对单兵外骨骼助力系统上硅微惯性传感器的电磁损伤效应，通过理论计算和试验分析相结合的方法，对硅微惯性传感器的电磁损伤阈值、电磁易损器件和损伤模式开展研究。采用Agrawal传输线理论模型和格林函数法，计算硅微惯性传感器在电磁脉冲环境中由直连线缆耦合并传导至信号传输端口的强电脉冲，并开展信号传输端口的强电脉冲注入试验和传感器损伤模式分析。研究结果表明：硅微惯性传感器的强电脉冲损伤阈值为780 V，电磁易损元器件为前端电容和信号放大器，其主要损伤模式为电容的高电压击穿和放大器的大电流烧毁。

关键词: 电磁脉冲, 微惯性传感器, 注入试验, 损伤模式

Abstract: In order to study the damage effect of strong electromagnetic pulse on the micro-silicon inertial sensor of exoskeleton robotic system, the electromagnetic damage threshold, vulnerable devices and damage modes of micro-silicon inertial sensor are studied through theoretical calculation and experimental analysis. The strong electric pulse coupled and transmitted to the signal transmission ports by cables which are directly connected to sensor in electromagnetic pulse environment is calculated by using Agrawal transmission line theory and Green's function. And the strong electric pulse injection experiment of signal transmission ports and the damage mode analysis of sensor are carried out. The result shows that the damage threshold of micro-silicon inertial sensor is 780 V, the electromagnetic vulnerable components are front-end capacitor and signal amplifiers, and the main damage modes are high voltage breakdown of capacitor and high current burnout of amplifiers. Key

Key words: electromagneticpulse, micro-inertialsensor, injectionexperiment, damagemode

中图分类号:

沈杰，潘绪超，方中，何勇，陈鸿，张江南，史云雷. 强电磁脉冲对硅微惯性传感器的损伤效应研究[J]. 兵工学报, 2020, 41(6): 1157-1164.

SHEN Jie， PAN Xuchao， FANG Zhong， HE Yong， CHEN Hong， ZHANG Jiangnan， SHI Yunlei. Damage Effect of Strong Electromagnetic Pulse on Micro-silicon Inertial Sensor[J]. Acta Armamentarii, 2020, 41(6): 1157-1164.

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第41卷第6期2020 年6月
兵工学报ACTA ARMAMENTARII
Vol.41No.6Jun.2020

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强电磁脉冲对硅微惯性传感器的损伤效应研究

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