background image

 

 

 

Manual Number: 43331 

 

                                                                                                     Manual Revision: B 

 

 

                                                                                                       

 

 

3500/3600 Series Piezoresistive Shock Accelerometer Operating Guide 

 

 1 

1.0 

Introduction 

 
This  Operating  Guide  contains  information  that  will 
familiarize the user with the basic operation and installation of 
the 

3500/3600 

Series 

Piezoresistive 

(PR) 

Shock 

Accelerometers. However, it is not intended to cover all of the 
specific measurement challenges that one may encounter while 
using  the  device.  Therefore,  if  you have detailed questions or 
are unsure of how to properly operate the sensor after reading 
this  Operating  Guide,  please  contact  a  PCB  Application 
Engineer using our 24-Hour SensorLine

TM

 at 716-684-0001. 

 

2.0 

Principle of Operation 

 
PR  accelerometers  are  passive  devices  which  require  stable 
external  power,  typically  a  regulated  dc  voltage  such  as  10V 
(or  more  recently  5V  or  3.3V),  to  operate  with  new 
electronics.  These  full-bridge  sensors  include  four,  active, 
silicon  strain-sensing  elements  which  change  resistance 
proportionally  to  an  applied  acceleration.  In  response  to  an 
acceleration  input,  the  resistance  will  increase  for  two  of  the 
sensing elements and the resistance will decrease for the other 
two  elements,  as  shown  in  the  Wheatstone-bridge  circuit  of 
Figure  1.  The  sensitivity  of  the  bridge  is  proportional  to  the 
Excitation Voltage. 

 

Figure 1 – Wheatstone Bridge Circuit 

 

Terminology related to PR devices includes: 
ZMO  –  Zero  Measurand  Output,  also  called  bias  or  offset,  is 
the output when no input acceleration is applied. 
TSS – Thermal Sensitivity Shift, the change of sensitivity due 
to  temperature.  The  sensors  are  uncompensated,  so  they 

display  a  slight  linear  decrease  in  sensitivity  as  temperature 
increases. 
TZS  –  Thermal  Zero  Shift,  the  change  in  ZMO  due  to 
temperature. This is less predictable, and from unit to unit may 
have  positive  or  negative  slope,  although  it  will  be  stable  for 
any one unit. 
 

3.0 

Features 

 
The  3500/3600  Series  uses  micro-electromechanical  systems 
(MEMS)  technology,  in  which  all  structural  and  electronic 
components  are  manufactured  in  silicon  using  electronic 
microfabrication technologies. MEMS devices are preferred in 
many  high  shock  impact  measurements  over  piezoelectric 
elements,  since  these  PR  devices  are  inherently  DC  coupled, 
exploit the strength of single crystal silicon (SCS) and display 
minimal  zero  shift.  However,  an  additional  characteristic  of 
SCS  is  extremely  low  internal  damping,  which  results  in 
susceptibility  to  overshoot  and  resonant  excitation.  Although 
the  stiffness  of  silicon  can  allow  extremely  high  resonant 
frequencies  in  some  MEMS  shock  sensor  designs,  PCB 
MEMS sensors take a different approach in which the resonant 
frequency  is  intentionally  lowered  to  reduce  the  response  to 
higher  frequency  energy  present  in  shock  events.  The 
relatively  low  resonance  also  creates  displacements  of  the 
seismic element sufficient to introduce squeeze film damping. 
Air  is  used  rather  than  a  fluid  so  thermal  effects  on  damping 
are negligible. 
 
Manufactured  using  recent  advances  in  semiconductor 
processing, the PCB MEMS design consists of a mildly under-
damped  sensor  with  sufficient  bandwidth  to  accurately  track 
rigid-body  vehicle  deceleration.  Resonant  amplification  is 
reduced by orders of magnitude, and survivability is increased. 
 
Ruggedness  is  enhanced  through  the use of mechanical stops. 
The sensors are manufactured as the sandwich of three wafers, 
with the active core surrounded by the two outer wafers which 
provide hermetic protection and restrict the travel of the proof 
mass. 
 
Because  many  such  applications  are  coupled  with  battery 
powered  conditioning  and  data  acquisition,  PCB  MEMS 
sensors  were  designed  with  relatively  high  value  resistors 
(approximately  10  times  that  of  other  devices)  to  maximize 
battery life. 
 

4.0 

Common Applications 

 
The  3500/3600 Series PR Shock Accelerometers achieve true 
DC  response  for  measuring  long  duration  shock.  For  this 
reason, they are preferred for applications in which integration 
from  acceleration  to  velocity  or  displacement  may  be 

or 

Yellow 

Summary of Contents for 3503C2020KG

Page 1: ...riaxial Shock Accelerometer Installation and Operating Manual For assistance with the operation of this product contact PCB Piezotronics Inc Toll free 800 828 8840 24 hour SensorLine 716 684 0001 Fax...

Page 2: ...ty regimen When in doubt about a calibration cycle a good rule of thumb is to recalibrate on an annual basis It is also good practice to recalibrate after exposure to any severe temperature extreme sh...

Page 3: ...rchase Order should include authorization to proceed and return at current pricing which can be obtained from a factory customer service representative Contact Information International customers shou...

Page 4: ...isclosure Table Pb Hg Cd Cr VI PBB PBDE O O O O O O PCB X O O O O O O O O O O O X O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O X O O O O O O O O O X O O O O O O O O O O O X O O O O O X O O O O O...

Page 5: ...e O O X O O O Wires O O O O O O Cables X O O O O O Plastic O O O O O O Solder X O O O O O Copper Alloy Brass X O O O O O This table is prepared in accordance with the provisions of SJ T 11364 O Indica...

Page 6: ...icro electromechanical systems MEMS technology in which all structural and electronic components are manufactured in silicon using electronic microfabrication technologies MEMS devices are preferred i...

Page 7: ...ck the mounting torque after each measurement It s also recommended that a thread locking adhesive be applied to any threads if applicable Ceramic LCC leadless chip carrier packages available in this...

Page 8: ...ipment for repair it is recommended that the user confer with a factory application engineer or inter national representative to first troubleshoot the problem 11 0 Return Procedure To expedite the re...

Page 9: ...g Hermetic Hermetic Size Height x Length x Width 0 15 in x 0 38 in x 0 28 in 3 8 mm x 9 6 mm x 7 1 mm Weight 0 029 oz 0 82 gm 4 Electrical Connector Solder Tabs Solder Tabs Mounting Surface Mount Surf...

Page 10: ...2 DEGREES FILLETS AND RADII 003 005 FILLETS AND RADII 0 07 0 13 OUTLINE DRAWING 58195 1 OF 1 5X MODEL 3503C20xx SERIES SMT TRIAXIAL ACCELEROMETER DECIMALS XX 03 XXX 010 DECIMALS X 0 8 XX 0 25 KRM 7 2...

Reviews: