带有低刚度电极的低g值无源惯性开关的研制
发布时间：2021-09-22 12:42
MEMS惯性开关具有体积小、成本低、可靠性高以及便于集成化等优点,在航空航天、电子通信、汽车工业以及安全运输等领域有着广阔的应用前景。本文以汽车安全气囊辅助系统中的加速度开关为研究对象,设计了一款单向敏感的低g值微型惯性开关,实现了快速响应、增强接触效果以及抗过载等功能,同时基于UV-LIGA技术完成了惯性开关的制作。最后采用落锤装置和离心机测试了开关的加速度阈值、响应时间和闭合时间等性能参数。本文建立了开关的基本模型,研究了系统的加速度阈值、响应时间和闭合时间等性能的影响因素。分析了在加速度载荷作用下,质量块与固定电极的相对运动过程,探究了开关结构参数及环境载荷特性对系统性能的影响;揭示了系统闭合时间的主要影响因素为固定电极刚度。在开关性能研究成果的基础上,结合开关的安全气囊应用环境,确定开关的设计方法。确定了开关在加速度脉宽下最合适的固有频率,进而对开关进行结构和尺寸设计。为实现开关低g值的性能要求,采用四根阿基米德螺旋梁作为支撑弹簧。质量-弹簧系统采用外支撑的形式,使得开关能够稳定地识别冲击信号。设计的固定电极为两段悬臂梁式的弧形结构,相比于一体式的圆环形结构电极具有更低的刚度,...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外MEMS惯性开关研究现状
1.2.1 低g值开关的研究现状
1.2.2 增强接触效果的研究现状
1.3 论文的主要研究内容
2 MEMS惯性开关的基本模型和性能影响因素分析
2.1 MEMS惯性开关的基本模型和工作频率分析
2.2 MEMS惯性开关的主要性能影响因素分析
2.2.1 加速度阈值性能分析
2.2.2 响应时间性能分析
2.2.3 闭合时间性能分析
2.3 本章小结
3 MEMS惯性开关的结构设计和动态性能仿真
3.1 开关的应用环境及设计目标
3.2 开关的固有频率设计
3.3 开关的结构设计
3.3.1 质量-弹簧系统设计
3.3.2 质量块-固定电极间隙设计
3.3.3 轴向电极设计
3.3.4 限位结构设计
3.3.5 开关整体结构及设计尺寸
3.4 开关动态性能仿真分析
3.4.1 响应性能分析
3.4.2 闭合性能分析
3.4.3 适应性能分析
3.4.4 抗过载性能分析
3.5 本章小结
4 MEMS惯性开关的加工制作
4.1 MEMS惯性开关的制作方案确定
4.2 MEMS惯性开关的制作流程
4.2.1 基底预处理
4.2.2 开关第一层结构制作
4.2.3 开关第二至第六层结构制作
4.2.4 开关的去胶释放
4.2.5 开关的封装
4.3 开关制作误差分析
4.4 尺寸测量
4.5 本章小结
5 MEMS惯性开关的性能测试
5.1 惯性开关的动态性能测试
5.1.1 实验装置及测试原理
5.1.2 动态测试结果分析
5.1.3 动态测试误差分析
5.2 惯性开关的静态性能测试
5.2.1 实验装置及测试原理
5.2.2 静态测试结果分析
5.2.3 静态测试误差分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]谈谈汽车安全气囊原理与检修[J]. 郑怡旷. 时代汽车. 2018(07)
[2]汽车侧面碰撞驾驶员侧侧气囊仿真研究[J]. 程海东,田国红,孙立国,齐登科. 汽车实用技术. 2017(24)
[3]低g值微惯性开关中阿基米德平面螺旋梁的设计[J]. 张凤田,熊壮,金伟锋,唐彬. 传感技术学报. 2017(01)
[4]电铸镍工艺参数对铸镍层组织和性能的影响[J]. 钱建刚,李海婷,李彭瑞. 稀有金属材料与工程. 2015(07)
[5]平面微弹簧性能比较研究[J]. 程建建,聂伟荣,周织建,黄庆武. 机械制造与自动化. 2014(06)
[6]汽车典型安全气囊碰撞传感器分析[J]. 谢帮权. 大众科技. 2014(11)
[7]电子通信产业中MEMS技术的应用价值[J]. 张尧,王媛媛. 物联网技术. 2014(09)
[8]医疗MEMS:运动检测使新一代医疗设备设计发生变革[J]. Bob Scannell. 电子设计技术. 2011(11)
[9]航空航天Mems传感器应用及其发展现状[J]. 佟玲,邹文江,刘潇潇. 电子世界. 2011(01)
[10]微惯性开关设计技术综述[J]. 陈光焱,王超. 信息与电子工程. 2009(05)
博士论文
[1]非硅MEMS万向惯性开关设计与动态可视化测试方法研究[D]. 曹云.南京理工大学 2017
[2]引信用MEMS惯性开关技术研究[D]. 刘双杰.长春理工大学 2013
硕士论文
[1]带有新型径向电极的低g值MEMS惯性开关的研制[D]. 李宇.大连理工大学 2018
[2]多阈值车辆碰撞传感器的设计[D]. 冯泇铖.大连理工大学 2016
[3]惯性微开关的制作及正性厚胶工艺研究[D]. 陈胜利.大连理工大学 2016
[4]引信用双阈值MEMS万向惯性开关的结构设计与分析[D]. 李保发.南京理工大学 2016
[5]引信用MEMS万向惯性开关的结构设计与优化[D]. 余平新.南京理工大学 2015
[6]带柔性电极的引信用微型万向触发开关设计[D]. 张平.南京理工大学 2013
[7]超声改变SU-8胶溶胀性的机理及试验研究[D]. 刘亚萍.大连理工大学 2012
[8]单轴敏感MEMS惯性开关的优化设计和制作[D]. 蔡豪刚.上海交通大学 2009
[9]安全气囊电子控制模块的开发分析[D]. 李笑笑.上海交通大学 2007
本文编号：3403778
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 国内外MEMS惯性开关研究现状
1.2.1 低g值开关的研究现状
1.2.2 增强接触效果的研究现状
1.3 论文的主要研究内容
2 MEMS惯性开关的基本模型和性能影响因素分析
2.1 MEMS惯性开关的基本模型和工作频率分析
2.2 MEMS惯性开关的主要性能影响因素分析
2.2.1 加速度阈值性能分析
2.2.2 响应时间性能分析
2.2.3 闭合时间性能分析
2.3 本章小结
3 MEMS惯性开关的结构设计和动态性能仿真
3.1 开关的应用环境及设计目标
3.2 开关的固有频率设计
3.3 开关的结构设计
3.3.1 质量-弹簧系统设计
3.3.2 质量块-固定电极间隙设计
3.3.3 轴向电极设计
3.3.4 限位结构设计
3.3.5 开关整体结构及设计尺寸
3.4 开关动态性能仿真分析
3.4.1 响应性能分析
3.4.2 闭合性能分析
3.4.3 适应性能分析
3.4.4 抗过载性能分析
3.5 本章小结
4 MEMS惯性开关的加工制作
4.1 MEMS惯性开关的制作方案确定
4.2 MEMS惯性开关的制作流程
4.2.1 基底预处理
4.2.2 开关第一层结构制作
4.2.3 开关第二至第六层结构制作
4.2.4 开关的去胶释放
4.2.5 开关的封装
4.3 开关制作误差分析
4.4 尺寸测量
4.5 本章小结
5 MEMS惯性开关的性能测试
5.1 惯性开关的动态性能测试
5.1.1 实验装置及测试原理
5.1.2 动态测试结果分析
5.1.3 动态测试误差分析
5.2 惯性开关的静态性能测试
5.2.1 实验装置及测试原理
5.2.2 静态测试结果分析
5.2.3 静态测试误差分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]谈谈汽车安全气囊原理与检修[J]. 郑怡旷. 时代汽车. 2018(07)
[2]汽车侧面碰撞驾驶员侧侧气囊仿真研究[J]. 程海东,田国红,孙立国,齐登科. 汽车实用技术. 2017(24)
[3]低g值微惯性开关中阿基米德平面螺旋梁的设计[J]. 张凤田,熊壮,金伟锋,唐彬. 传感技术学报. 2017(01)
[4]电铸镍工艺参数对铸镍层组织和性能的影响[J]. 钱建刚,李海婷,李彭瑞. 稀有金属材料与工程. 2015(07)
[5]平面微弹簧性能比较研究[J]. 程建建,聂伟荣,周织建,黄庆武. 机械制造与自动化. 2014(06)
[6]汽车典型安全气囊碰撞传感器分析[J]. 谢帮权. 大众科技. 2014(11)
[7]电子通信产业中MEMS技术的应用价值[J]. 张尧,王媛媛. 物联网技术. 2014(09)
[8]医疗MEMS:运动检测使新一代医疗设备设计发生变革[J]. Bob Scannell. 电子设计技术. 2011(11)
[9]航空航天Mems传感器应用及其发展现状[J]. 佟玲,邹文江,刘潇潇. 电子世界. 2011(01)
[10]微惯性开关设计技术综述[J]. 陈光焱,王超. 信息与电子工程. 2009(05)
博士论文
[1]非硅MEMS万向惯性开关设计与动态可视化测试方法研究[D]. 曹云.南京理工大学 2017
[2]引信用MEMS惯性开关技术研究[D]. 刘双杰.长春理工大学 2013
硕士论文
[1]带有新型径向电极的低g值MEMS惯性开关的研制[D]. 李宇.大连理工大学 2018
[2]多阈值车辆碰撞传感器的设计[D]. 冯泇铖.大连理工大学 2016
[3]惯性微开关的制作及正性厚胶工艺研究[D]. 陈胜利.大连理工大学 2016
[4]引信用双阈值MEMS万向惯性开关的结构设计与分析[D]. 李保发.南京理工大学 2016
[5]引信用MEMS万向惯性开关的结构设计与优化[D]. 余平新.南京理工大学 2015
[6]带柔性电极的引信用微型万向触发开关设计[D]. 张平.南京理工大学 2013
[7]超声改变SU-8胶溶胀性的机理及试验研究[D]. 刘亚萍.大连理工大学 2012
[8]单轴敏感MEMS惯性开关的优化设计和制作[D]. 蔡豪刚.上海交通大学 2009
[9]安全气囊电子控制模块的开发分析[D]. 李笑笑.上海交通大学 2007
本文编号：3403778
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3403778.html
