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。     

水银微流体惯性开关的制作与测试

针对传统微机械"固—固"型触点开关存在触点磨损、接触不稳定、导通电阻大、抗干扰能力差等缺点,设计制作了一种利用水银液滴在变矩形截面微通道中的流动来实现通断的微流体惯性开关。利用阳极键合和DRIE技术制作了开关微通道,采用溅射沉积方式沉积了Cr金属薄膜,分别通过离心转台和加速度传感器测试了开关的准静态阈值和冲击阈值,实验测试结果分别为8.525,5.09 gn。实验结果表明:冲击阈值较准静态阈值小。     

MEMS高g值复合量程开关设计

提出一种复合量程的MEMS开关,该新型MEMS高g值开关可检测高达40 000 gn的不同离散水平的冲击值,同时,在接触式阻尼模型上对不同加速度值进行分析测试.试验中,通过Hopkinson杆标定,MEMS开关最大可实现对37 000 gn的加速度信号进行标定响应,测试的平均值与仿真相吻合,最大偏差小于5％.     

一种大量程加速度传感器的性能测试

设计的一种大量程加速度传感器敏感单元采用一对双端固支结构,实现硅平面内加速度的测量,通过马歇特锤冲击测试试验和Hopkinson杆激光干涉冲击测试,分别标定了传感器的灵敏度和动态响应,试验结果表明:测试传感器的灵敏度为0.126μV/gn,工作频带为21.46 kHz,工作频带的动态重复性为3.9%,能够满足实际的测试需求,为实现单芯片集成三独立质量块结构的三轴加速度传感器提供了参考依据。     

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。     

惯性闭锁开关的结构设计与分析

针对引信用电源系统开关的使用要求,设计一种可实现闭锁功能的微机械惯性接电开关,该接电开关能够保证在满足预设的条件时迅速闭合、闭合时间短、闭合过程稳定且能实现自锁,确保电源接通之后在复杂的弹道环境中,能够始终处于被接通状态,为引信电源系统提供技术支持。在正常发射加速度475～1500gn 作用下,开关可实现稳定闭锁;在勤务处理中意外跌落加速度作用下,开关保持断开状态,并可以恢复至初始位置。在多物理场耦合下对开关进行响应分析,得出开关的加速度值与闭合时间基本呈线性分布,证明开关在达到预设的条件时迅速闭合,闭合过程稳定且能实现自锁。     

MEMS高g加速度传感器固有频率的优化及验证

由于设计的MEMS高g加速度传感器固有频率低,导致测试过程中出现谐振现象。本文分析了传感器的特殊结构参数对固有频率的影响,提出了一种优化固有频率的方法。该方法通过减小质量块质量和优化梁厚度与长度的比例来调整传感器的固有频率,并通过理论仿真验证了该结构的固有频率从330 kHz提高到550 kHz,然后利用动态测试系统对优化前后的高g加速度传感器分别在20 000gn和150 000gn作用下测试输出信号。实验表明该优化方法提高了该类传感器结构的固有频率,明显消除了测试中的谐振现象。     

基于振动信号的传感器节点性能测试系统设计

传感器节点用于采集轮轨作用下钢轨的振动信号以分析钢轨振动特性。为了测试传感器节点的工作性能,设计并实现了能提供稳定振动信号的测试系统。测试系统基于MSP430单片机,由控制单元、激振器、简支梁结构以及监控软件组成。实验表明：在给定加载条件下测试系统可稳定提供10N的激振力,产生峰值为93×10－6的动态应变和97 gn 的振动加速度。通过分析采集数据的时频特性,可以有效发现故障节点。     

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。     

基于MEMS技术的低g值微惯性开关的设计与制作

惯性开关是一种感受惯性加速度,执行开关机械动作的精密惯性装置.选用典型的"弹簧-质量-阻尼"结构,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1gn～30gn)微惯性开关.惯性敏感单元由一个方形质量块和支撑它的两根螺旋梁组成,采用ANSYS有限元软件对其进行了仿真分析.采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀...