低G值惯性延时MEMS火工品一体化设计

发布时间：2021-09-11 18:20

　　开展了具备低G值惯性延时解保功能的MEMS火工品的研究工作,提出了MEMS火工品一体化设计的技术方案,通过ADAMS软件与ANSYS软件分析了MEMS火工品中电热锁销机构以及延时机构的动力学模型。结果表明:所设计的锁销机构可以在10V直流电压的控制下输出57.2μm的位移,满足相应的解锁要求;所设计的延时机构可以在10g环境力的作用下,实现560ms的延时输出,输出位移为1.5mm;MEMS火工品的整体尺寸为10mm×10mm×0.28mm。 

【文章来源】：火工品. 2020,(02)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

MEMS安保装置整体结构

盖板是确保MEMS火工品正常工作的关键部件之一，其主要由传爆孔以及金-金键合区组成，如图5所示。主要的功能为：（1）保护器件。保护MEMS器件不被外界环境破坏，由于MEMS安保装置由大量的可动结构组成，器件在平面向外方向的刚度较低，因此需要增加盖板来提高器件的结构刚度；（2）信号传输。为了实现起爆信号以及驱动信号与外界电路的顺利连接，需要在盖板上设计相应的电极窗。2 MEMS火工品性能分析

在微尺度效应的影响下，电热力的作用效果得到了大幅提升，因此基于电热原理的驱动单元常被用于微尺度下对物体的精确控制。本文设计了相应的电热锁销机构，并将其用于MEMS安保装置的一级解锁。在10V直流电压的激励下，电热锁销机构的热稳态温度分布结果如图6所示。由图6可以看出V型梁稳态时的温度分布呈现出良好的对称性，其最高温度为1 047.22K，出现在V型梁的中部，最高温度低于硅熔点1 683K，因此电热锁销机构可以维持正常工作。V型梁的两端锚点处与衬底相连，故其温度与参考温度300K相同。V型梁的最大变形同样出现在结构的中点，其数值为57.2?m，大于锁销机构与大齿轮之间的重合长度40?m，说明本文所设计的电热锁销机构在10V的特定电压下，可以顺利实现对齿轮组的解锁。

【参考文献】：
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本文编号：3393489