可識別載荷方位的MEMS萬向慣性開關(guān)設(shè)計.pdf

1、本文基于MEMS技術(shù)設(shè)計了一種可識別載荷空間方位的萬向慣性開關(guān)，具有體積小、抗過載能力強(qiáng)、響應(yīng)時間短、閉合時間長、軸向抗干擾能力強(qiáng)、可識別載荷空間方位等優(yōu)點，滿足了觸發(fā)引信起爆控制的需要，對于現(xiàn)代引信技術(shù)微型化、智能化有著重要的意義。
　　分析了現(xiàn)有MEMS慣性開關(guān)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了在定向戰(zhàn)斗部引信中可使用可識別載荷方位的MEMS萬向慣性開關(guān);建立開關(guān)的理論模型，分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對開關(guān)閾值、響應(yīng)時間等性能的影響;提出了開關(guān)可通過檢

2、測多個電極的不同接觸狀態(tài)來實現(xiàn)對載荷空間方位的區(qū)分，并據(jù)此設(shè)計了質(zhì)量塊周圍分布多個獨(dú)立電極形式的開關(guān)結(jié)構(gòu)。采用帶有圓形觸點的L形懸臂梁式的徑向電極和薄壁圓環(huán)式的軸向電極的設(shè)計，增強(qiáng)了接觸過程的平穩(wěn)性，提高了電極的接觸效果。
　　通過有限元軟件對開關(guān)各項性能進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果顯示開關(guān)徑向閾值為400g～566g，軸向閾值為649g，并且可以在半球面空間內(nèi)實現(xiàn)對載荷方位的區(qū)分識別;在幅值為800g、脈寬為0.6ms的加速度作用下

3、，最小閉合時間為55μs，最大響應(yīng)時間為342μs;在20000g的高沖擊過載下開關(guān)結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力為770.03MPa。
　　采用UV-LIGA工藝對開關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行制作，并對開關(guān)進(jìn)行了封裝處理;最后得到的MEMS開關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸為4.8mm×4.8mm×0.265mm，封裝后的尺寸為11mm×11mm×2.05mm?；诩庸訖C(jī)利用馬希特錘進(jìn)行了開關(guān)的閾值測量和方位識別驗證實驗，實驗結(jié)果與仿真結(jié)果具有良好的一致性，充分驗證了開關(guān)具有良好的