四个余弦形悬臂梁支撑的惯性力致动双稳态开关

基于双稳态机构精密定位特性,提出一种惯性力致动双稳态开关方案.该双稳态开关由四个初始形态为余弦形的悬臂梁及其支撑的质量块构成,质量块敏感阈值加速度后跳变到另一稳态,与触点接触实现开关导通.通过有限元法对比分析余弦形和圆弧形双梁机构在实现双稳态功能上的差异.采用湿法腐蚀钼片制作原理样品,其中余弦形双梁机构样品具有双稳态效应和闭合锁定功能.经离心测试,开关闭合阈值加速度为15gn,闭合电阻为2 Ω;冲击实验表明在脉宽12 ms幅度50 gn的半正弦冲击下样品不会闭合;振动实验表明样品可通过三个方向各5 min的量级为0.2gn2/Hz的振动测试而不破坏.     

微流体惯性开关用磁流变液流动特性分析

针对目前微流体惯性开关流动电极材料单一、阈值较低且无法调节等问题,以磁流变液为流动液体,提出一种高ｇ值,且阈值可调的微流体惯性开关。首先对磁场环境下磁流变液的阈值特性、速度分布和流动特性进行了理论建模和数值模拟,并对 MRF-123AD磁流变液在矩形微通道中的流动特性进行有限元仿真。数值模拟和仿真结果表明:调控外加磁场可调 节基于磁流变液的微流体惯性开关的阈值大小,且磁流变液的流速随着外加磁场的增大而变小,具有微阀功能,阈值可调范围为0~ 2885ｇｎ,可用于高g值、宽阈值的微流体惯性器件。     

MEMS阈值可调开关的仿真与实验分析

微系统（ MEMS）阈值可调开关是一种适用于弹药类型的通用碰炸开关,靠捕捉碰撞目标时的前冲惯性力而闭合。此开关除了受惯性力和静电力之外,还受到可动电极和驱动电极之间由于空气阻力而产生很大的阻尼力的影响。利用Coventor wave软件中的Saber系统仿真法,对设计的开关结构进行瞬态特性分析,仿真结果表明：开关在不同加速度信号下,阈值加速度与电压基本上呈反比关系,且随着阈值加速度的增大,电压减小。对加工的开关样件进行实验检测,实验结果表明开关可以实现阈值可调。     

微机械G开关的研制

设计制作了一种微机械G开关,该微加速度开关采用微机电系统(MEMS)体加工工艺,其敏感元件由螺旋梁支撑的检测质量块和它下面的微触点构成,在外界加速度作用下,检测质量块发生位移,完成与触点的接通。经离心测试,在通电0.8A情况下,接通门限值为2.8gn,接通电阻为0.6Ω;经振动测试,不响应高于85Hz的高频振动,在5×104gn高冲击下,测试未见损坏。     

SiC晶须和SU-8复合增强的MEMS惯性开关研究

MEMS惯性开关是通过检测外界的加速度来控制电路通断的器件,在测试控制、消费电子、生物医疗等领域都有较为广泛的应用.之前对惯性开关研究多偏向于性能角度,例如增强接触时间或可以感应多个方向加速度,而忽略了惯性开关中材料的创新性.SU-8负性光刻胶和SiC晶须因其在微机电系统加工技术中的良好表现而引起关注,因此采用SiC晶须掺杂的SU-8负性光刻胶作为MEMS惯性开关可动电极,通过牺牲层工艺将可动电极从基底上脱离之后与固定电极组合构成惯性开关.对掺杂前后的SU-8材料进行了杨氏模量等力学参数的测试,并对制作的惯性开关器件进行了仿真和阈值加速度测试,结果显示掺杂2wt％的SiC晶须之后,增强复合材料的杨氏模量相比纯SU-8胶提高了12％,惯性开关的阈值加速度提高了20％.     

带有凸条平板的MEMS结构压膜阻尼效应分析

针对带有凸条平板的MEMS结构压膜阻尼效应,利用基本Reynolds方程和特定的第一类边界条件,给出一种压膜阻尼系数的解析分析方法。在带有凸条平板的MEMS微开关设计与制作的基础上,利用引入该压膜阻尼系数的Simulink模型仿真分析了微开关的动态响应特性,得到的阈值加速度与其落锤测试结果是一致的,从而验证了所提出的带有凸条平板压膜阻尼效应理论分析的正确性。     

微加速度开关在高冲击环境中的防护技术研究

加速度开关是感受加速度并输出开关信号的一类惯性器件。基于MEMS技术研制的微加速度开关需要感受的加速度值远低于其承受的环境冲击加速度值。在高冲击环境中,微加速度开关自身的防护成为一大难题。分析了高冲击环境下器件的失效机理,从材料、结构和封装等方面介绍了3种防护措施,即,采用韧性金属材料替代脆性硅材料制作开关芯片、采用缓冲材料灌封开关芯片和引线、采用不锈钢制作封装壳体,3种措施成功地解决了微加速度开关自身的高冲击防护问题,试验证明防护措施十分有效。     

微加速度开关吸附力仿真计算

研究了平面度对微加速度开关触点形貌的影响,建立了触点吸附物理模型,根据微观连续介质理论推导出触点间包含斥力项的吸附力数学模型,经仿真得到吸附力随触点间隙的非线性变化规律,并得到最大吸附力,从而为微加速度开关的结构设计和系统分析提供理论基础。     

一种新的纸基微流开关及其活跃方法

提出了一种新的、基于声表面波的纸基微流开关。通过软光刻技术制作内含两个微孔的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微架,其上固定经折叠、长度可变的纸通道。PDMS微架贴附于压电基片之上,并在待连接的两微通道之下方,折叠纸通道最低端离压电基片间距为2 mm。压电基片上采用微电子工艺光刻一对叉指换能器和反射栅。当足够强度的电信号加到叉指换能器对时,激发两相向声表面波,使得压电基片上微流体输运到折叠纸通道,改变其长度,连接其上待连通的两纸基微通道,完成开关功能。对可编程微流器件提供了一种新的编程和开关控制方法。     

一种以AT89C2051单片机为核心的复合开关

在工业电器设备电源切换控制中,通常采用机械触点开关或无触点的电子开关。机械开关(含继电器)在正常工作时接触点电阻极小,几乎无功率消耗。但是,机械触点切换时会产生冲击电流,由冲击电流产生的电弧不但会烧蚀开关触点,还会使负载和电网特性变坏。以可控硅为核心的无触点电子开关具有过零切换特性,几乎不产生冲击电流。但是可控硅导通时有管压降,造成可控硅电子开关有功率损耗、散热等问题。冲击电流和功率损耗,是大功率负载开关电路中不容忽视的问题。     

爆炸冲击条件下的加速度传感器结构分析

针对加速度传感器在爆炸与冲击测试中的应用,从理论与有限元仿真出发,分析传感器结构的静态响应与冲击响应.在15.4×104gn的静态载荷下,传感器结构最大应力超过材料的许用应力,将会发生结构断裂.在静态载荷下,加速度传感器在15.4×104gn的冲击加速度载荷下结构最大应力超过材料的许用应力,将会发生结构断裂.在加速度传感器的工作方向上施加幅值为15×104gn,半周期为5μs、10μs、20μs、30μs、40μs的半正弦加速度冲击载荷.在幅值为15×104gn、半周期为30μs的冲击载荷下,传感器的固定端处应力为334MPa,将会使传感器断裂失效.在幅值为15×104gn、半周期为5μs、10μs、20μs的冲击载荷下,固定端处应力超过材料许用应力,将也会发生结构断裂.悬臂梁在半周期为5μs、10μs、20μs的冲击下,将会出现断裂.大体上,冲击载荷的周期越小,固定端的应力越大集中越严重.由于传感器固有周期为9.5μs,加速度传感器在半周期为10μs的冲击载荷下出现谐振,固定端处应力变大集中加剧.分析加速度传感器在冲击载荷下的结构响应为传感器的结构设计与具体应用时的可靠性分析提供了理论依据.     

深亚微米集成电路静态功耗的优化

随着工艺的发展,器件阈值电压的降低,导致静态功耗呈指数形式增长。进入深亚微米工艺后,静态功耗开始和动态功耗相抗衡,已成为低功耗设计一个不可忽视的因素。针对近年来提出的各种降低静态功耗的设计方法,本文进行了总结。对源极反偏法、双阈值法、变阈值法、多阈值法的原理和应用进行了分析和说明,并通过对各种方法的优缺点进行比较,旨在为集成电路设计人员提供减小静态功耗方面的设计思路和努力方向。     

Performance improvement of dynamic buffered ATM switch

Performance of ATM networks depends on switch performance and architecture. This paper presents a simulation study of a new dynamic allocation of input buffer space in ATM switching elements. The switching elements are composed of input and output buffers which are used to store received and forwarded cells, respectively. Efficient and fair use of buffer space in an ATM switch is essential to gain high throughput and low cell loss performance from the network. In this paper, input buffer space of each switching element is allocated dynamically as a function of traffic load. A shared buffer pool is provided with threshold-based virtual partition among input ports, which supplies the necessary input buffer space as required by each input port. The system behaviour under varying traffic loads has investigated using a simulation program. Also, a comparison with a static allocation scheme shows that the threshold based dynamic buffer allocation scheme ensures an increased network throughput and a fair share of the buffer space even under bursty loading conditions.     

高gn值微加速度计的设计

设计了一种新型四梁压阻式MEMS高gn(gn=9.8m/s2)值加速度计,其量程为0~150 000gn,抗冲击200 000gn,横向灵敏度小于6%。根据设计指标及强度条件对结构参数进行了优化设计,并进行应力分析、抗冲击分析、横向效应分析以及灵敏度分析。同时,利用有限元分析软件,对模型进行了静态应力分析和模态分析,给出了具体的分析结果,并与理论值加以比较,从而使该高gn值加速度计的结构分析和设计更加合理。     

一种敏感低加速度的碰撞开关

介绍了一种可以敏感低加速度值的碰撞开关 ,讨论了其理论建模方法及相关内容 ,并从理论、设计和试验方面对冲击响应情况进行了初步分析。该开关的作用门限为 10 0m/s2 ,响应时间为 10ms,可以作为主触发引信应用于某常规武器中 ,其结构和设计方法也可供炮弹、导弹引信用惯性冲击传感器设计人员参考。     

低g值微惯性开关中阿基米德平面螺旋梁的设计

针对低g值微惯性开关对微弹簧的系统刚度达到(0.1~10)N/m数量级的要求,设计了一种阿基米德平面螺旋梁结构的微惯性开关。根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论,推导了阿基米德平面螺旋梁的弹性系数计算公式,并与ANSYS有限元仿真分析结果进行了对比。基于推导的弹性系数计算公式设计了一种三根阿基米德平面螺旋梁支撑的动作阈值5.5 gn 的微惯性开关,并采用SOI硅片以及玻璃－硅－玻璃键合技术进行了加工,在离心转台上对开关实际动作阈值进行测试,并将测试值与设计值进行对比。结果表明,采用推导到的阿基米德平面螺旋梁弹性系数计算公式计算结果与ANSYS仿真结果相近,基于推导的弹性系数计算公式设计的三根阿基米德平面螺旋梁支撑的微惯性开关动作阈值设计值与实测值相近,单根阿基米德平面螺旋梁弹性系数约0.8 N/m,能够满足低g值微惯性开关低刚度的要求,推导的弹性系数计算公式能够用于基于阿基米德平面螺旋梁的低g值微惯性开关的设计。     

The efficiency of neuron-MOS transistors in threshold logic

 Using MOS-transistors with floating gate (Neuron MOS or νMOS) for building threshold logic is discussed. Two ways of νMOS threshold logic implimention – static and clocked – are under consideration. Methodology of νMOS circuit design is given. Majority voting gate (MVG) is used as an example of threshold gate with worst conditions for getting a large number of inputs. The possibility of implementing a MVG with a certain number of inputs is the possibility of building a threshold gate with a threshold alterable in real time (from OR to AND-function) with the sum of input weights equal to the number of MVG inputs. The maximum number of threshold gate inputs is estimated depending upon the deviations of the elements dimensions and parameters inside the chip. It is shown that it is difficult to implement a static νMOS MVG with a number of inputs more than 10. For the same conditions, the number of inputs of clocked νMOS MVG is as large as many tens. A clocked νMOS threshold gate with alterable in real-time input weights and threshold is proposed. Delay time and chip area for such a circuits are estimated.     

一种非接触式微加速度开关的研究

典型的微加速度开关至少包含一个电接触,当阈值加速度值达到时,该开关将闭合。一般为金属接触,比如金。但金属接触可能存在许多问题,如微焊接、电弧、氧化,这些问题可能导致开关工作失灵。鉴于此,本文介绍了一种低驱动电压的非接触式微加速度开关(阈值为5gn)的设计理论、研究方法和主要加工工艺步骤,同时对非接触式微加速度开关结构的力电耦合进行理论计算,结合ANSYS软件仿真分析验证。