一种电容式高量程微机械加速度计的设计分析

针对特殊场合的高g值加速度测试需求,提出了一种叉齿电容式高量程微机械加速度计的结构形式,采用面内敏感的变面积差动电容变化方式,并针对传感器固有频率、横向效应、量程和加速度灵敏度进行了设计分析。仿真结果表明：该加速度计量程200 000 g,固有频率266.2 kHz,模态分离比大于2.5,0~10 kHz通频带内加速度分辨率优于60 g. 基于硅-玻璃微机械工艺进行了加速度计微结构的流片加工、镜检测试和传感器的初步冲击实验验证。相比已有的高量程微机械加速度计,该设计具有线性度好、横向效应小、加速度灵敏度高和抗高过载能力强等特点。     

CMOS兼容高Q值微机电系统悬浮片上螺旋电感

利用微机电系统（MEMS）表面微加工技术设计并制作了一种应用于无线电引信射频前端的CMOS兼容高Q值悬浮片上螺旋电感。电感的制作工艺在热预算和材料选择上均具有良好的CMOS兼容特性。通过采用铜金属悬浮线圈结构减小了片上螺旋电感损耗因素,显著提高了片上螺旋电感Q值。采用电磁场有限元分析软件HFSS对该电感模型进行了仿真研究,完成了悬浮片上螺旋电感的制备并进行了测量。测量结果表明：所设计的CMOS兼容MEMS悬浮片上螺旋电感Q值在1～7.6GHz测量频段均大于20,在7.4 GHz频段最大值达到了38.     

侵彻武器用MEMS大g值加速度计

侵彻武器穿入地面等坚硬物质的加速度可达重力加速度的2万倍至几十万倍,要求所用加速度传感器既能抗击该工作环境,又能识别冲击与钻入的整个过程.美国侵彻武器用MEMS大g值加速度计属电容传感器,其工作原理采用2个电参数完全相同的电容,1个作检测电容,1个作参考电容,将被测加速度值的变化转换成电容量的变化而实现.该加速度计由结构单元和信号处理电路组成.实验结果表明,尚需对2组成部分进一步集成,对机械静电阻尼进行优化,对封装深入研究.     

车载通信系统电磁兼容仿真设计

在车载通信系统的设计过程中,电磁兼容仿真是降低电磁干扰和实现系统兼容的重要措施之一.通过对某车载通信系统的分析,建立了相应系统简化模型,依据电磁兼容理论,使用仿真软件EMC Studio进行电磁兼容性分析研究.实际建模中着重天线和线缆端口参数的调整,分析可能出现的问题,提出了如何通过改进设计、减少系统内的干扰和提高系统的兼容性等技术措施,为车载通信总体设计提供了参考.     

压阻式高量程微加速度计的设计

为了满足过载环境对高量程加速度计的需求,设计了一种高量程微加速度计。通过对敏感结构建立数学模型及Ansys静力学仿真,确定了该加速度计的总体设计,最后对加工完成的加速度计进行了测试。结果表明,该加速度计的灵敏度为193.3μV/g,在受到10 000 g以上的加速度作用时仍能正常工作,能够满足实际需要。     

基于硅双固态梁PyroMEMS安保机构的设计、制备及作动性能

为适应武器弹药安全系统微小型化、高可靠性的发展要求,设计了一种基于硅双固态梁的烟火微机电系统(PyroMEMS)安全保险机构。采用ABAQUS软件对安保机构层中固态梁的耐压强度与耐过载强度进行了模拟仿真。根据模拟仿真结果采用微机电系统(MEMS)工艺制备了PyroMEMS安保机构原理样机。为研究作动性能,选用质量配比为1∶9的硅铅丹(Si/Pb_3O_4)作为点火药,选用质量配比为1∶1的苦味酸钾/高氯酸钾(C_6H_2(NO_2)_3OK/KClO_4)作为产气药。结果表明,安保机构层中固态梁在长与宽均为300μm时耐压强度为310.03 MPa,耐过载强度为47.31 g。设计的PyroMEMS安保机构可成功实现安保功能。     

高过载三维MEMS加速度传感器敏感芯片设计仿真与优化

为获取硬目标侵彻武器弹体侵彻过程中完整的三轴向加速度信号,研制了三维高冲击过载MEMS压阻式加速度传感器。提出了中心岛硬心质量块E型膜片结构设计方案和独特的三维力敏电阻的布桥方式,并详细阐述了传感器三维加速度测试的工作原理,运用有限元分析软件进行仿真验证,并运用零阶粗优化与一阶梯度寻优相结合的优化算法,对传感器敏感芯片的结构参数进行优化。优化仿真结果表明：传感器敏感芯片的结构强度足够,可承受的瞬态高冲击过载峰值最高可达2×105 g;芯片固有频率可达231 kHz;三轴向加速度浏试力敏电阻布设位置应力应变大,使得传感器有较高的输出灵敏度,理论上的优化仿真分析保证了传感器有可靠的工作性能,最后研制传感器原理样机,进行实验验证。