一种引信用MEMS接电开关设计
发布时间：2021-09-19 21:59
微机电系统（Micro Electro Mechanical System, MEMS）技术的应用为引信的微型化、智能化发展提供了技术支持。文中结合引信的应用环境设计出一种能够区分正常发射惯性载荷与跌落惯性载荷的机械惯性闭锁开关,简称MEMS接电开关,该开关可用于引信电源与后续电路的智能接通。MEMS接电开关在引信的正常发射惯性载荷下实现闭锁,而在跌落惯性载荷下不能闭锁。通过对引信环境的分析,以最小的正常发射惯性载荷（峰值为3000g,脉宽为3ms）、最大的跌落惯性载荷（峰值为15000g,脉宽为0.3ms）作为典型载荷加以区分。文中所述的开关还需要满足抵抗30000g高过载的要求。MEMS接电开关由区分机构以及闭锁机构组成,其中区分机构由带Z型齿的弹簧-质量-阻尼系统构成,而闭锁机构由单自由度的弹簧-质量系统构成。在分析了机构动态特性的基础上,文章着重研究了Z型齿对系统阻尼系数的影响规律,并利用matlab与结构仿真相结合的方法提出在需要区分不同峰值载荷时快速找到最优系统阻尼的方法。文中利用ANSYS WORKBENCH对开关进行了模态及瞬态仿真,仿真结果表明在正常发射惯性载荷下开关...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 MEMS加速度传感器及其工艺制造
1.3 微机械开关技术发展
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究现状
1.4 现有MEMS惯性开关存在的特点
1.5 本文主要研究内容
1.6 本章小结
2 MEMS接电开关的工作环境和设计要求
2.1 引信环境力简介
2.2 MEMS接电开关在引信环境下的受力情况
2.2.1 发射环境
2.2.2 勤务环境
2.3 开关设计要求
2.3.1 实现载荷区分功能
2.3.2 抗过载性能要求
2.3.3 接电性能要求
2.4 本章小结
3 MEMS接电开关结构设计与分析
3.1 区分机构设计
3.1.1 带Z型齿的弹簧-质量-阻尼系统数学模型建立
3.1.2 区分机构结构设计
3.2 Z型齿对系统阻尼系数的影响
3.2.1 带Z型齿的弹簧-质量-阻尼系统的等效阻尼系数c分析
3.2.2 齿数比对系统阻尼的影响
3.2.3 齿高对系统阻尼的影响
3.2.4 齿形角对系统阻尼的影响
3.2.5 相对间隙对系统阻尼的影响
3.2.6 不同阻尼对载荷区分性的影响
3.3 闭锁机构设计
3.3.1 闭锁机构结构设计
3.3.2 闭锁机构结构参数分析
3.4 MEMS接电开关仿真分析
3.4.1 区分机构的仿真分析
3.4.2 开关整体仿真分析
3.5 本章小结
4 闭锁开关电特性分析
4.1 MEMS器件的材料应用
4.2 闭锁机构接触电阻的分析
4.3 本章小结
5 MEMS接电开关的工艺模拟
5.1 LIGA及UV-LIGA工艺介绍
5.2 工艺模拟
5.3 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]阈值可调的微机电惯性开关[J]. 刘双杰,郝永平. 中国惯性技术学报. 2014(04)
[2]基于弹性支撑结构的微机械滑块闭锁机构[J]. 范晨阳,田中旺,王发林,张聪. 探测与控制学报. 2014(01)
[3]微惯性开关L型闭锁梁分析[J]. 程建建,聂伟荣,席占稳,周织建,黄庆武. 微纳电子技术. 2013(03)
[4]高速列车追踪运行的控制机理研究[J]. 潘登,郑应平. 铁道学报. 2013(03)
[5]MEMS安全系统的解除保险方式[J]. 刘加凯,齐杏林. 探测与控制学报. 2012(06)
[6]微系统关键技术的发展概况[J]. 沈叔涛. 红外与激光工程. 2012(04)
[7]基于MEMS技术的低g值微惯性开关的设计与制作[J]. 王超,陈光焱,吴嘉丽. 传感技术学报. 2011(05)
[8]电接触的接触电阻研究[J]. 许军,李坤. 电工材料. 2011(01)
[9]S型MEMS平面微弹簧垂直弹性系数[J]. 李晓杰,牛兰杰,翟蓉,殷群. 探测与控制学报. 2010(01)
[10]UV-LIGA镍薄膜材料的力学性能测试与分析[J]. 毛胜平,汪红,刘瑞,汤俊,李雪萍,丁桂甫. 功能材料. 2010(02)
硕士论文
[1]引信用微机电惯性接电开关设计[D]. 薛维清.南京理工大学 2013
[2]引信微机电万向开关的结构设计与数值模拟分析[D]. 程玄玄.南京理工大学 2012
[3]基于压电发电原理的引信微机电式气流激励电源设计研究[D]. 徐伟.南京理工大学 2012
本文编号：3402408
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题背景与意义
1.2 MEMS加速度传感器及其工艺制造
1.3 微机械开关技术发展
1.3.1 国内研究现状
1.3.2 国外研究现状
1.4 现有MEMS惯性开关存在的特点
1.5 本文主要研究内容
1.6 本章小结
2 MEMS接电开关的工作环境和设计要求
2.1 引信环境力简介
2.2 MEMS接电开关在引信环境下的受力情况
2.2.1 发射环境
2.2.2 勤务环境
2.3 开关设计要求
2.3.1 实现载荷区分功能
2.3.2 抗过载性能要求
2.3.3 接电性能要求
2.4 本章小结
3 MEMS接电开关结构设计与分析
3.1 区分机构设计
3.1.1 带Z型齿的弹簧-质量-阻尼系统数学模型建立
3.1.2 区分机构结构设计
3.2 Z型齿对系统阻尼系数的影响
3.2.1 带Z型齿的弹簧-质量-阻尼系统的等效阻尼系数c分析
3.2.2 齿数比对系统阻尼的影响
3.2.3 齿高对系统阻尼的影响
3.2.4 齿形角对系统阻尼的影响
3.2.5 相对间隙对系统阻尼的影响
3.2.6 不同阻尼对载荷区分性的影响
3.3 闭锁机构设计
3.3.1 闭锁机构结构设计
3.3.2 闭锁机构结构参数分析
3.4 MEMS接电开关仿真分析
3.4.1 区分机构的仿真分析
3.4.2 开关整体仿真分析
3.5 本章小结
4 闭锁开关电特性分析
4.1 MEMS器件的材料应用
4.2 闭锁机构接触电阻的分析
4.3 本章小结
5 MEMS接电开关的工艺模拟
5.1 LIGA及UV-LIGA工艺介绍
5.2 工艺模拟
5.3 本章小结
6 全文总结与展望
6.1 总结
6.2 创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]阈值可调的微机电惯性开关[J]. 刘双杰,郝永平. 中国惯性技术学报. 2014(04)
[2]基于弹性支撑结构的微机械滑块闭锁机构[J]. 范晨阳,田中旺,王发林,张聪. 探测与控制学报. 2014(01)
[3]微惯性开关L型闭锁梁分析[J]. 程建建,聂伟荣,席占稳,周织建,黄庆武. 微纳电子技术. 2013(03)
[4]高速列车追踪运行的控制机理研究[J]. 潘登,郑应平. 铁道学报. 2013(03)
[5]MEMS安全系统的解除保险方式[J]. 刘加凯,齐杏林. 探测与控制学报. 2012(06)
[6]微系统关键技术的发展概况[J]. 沈叔涛. 红外与激光工程. 2012(04)
[7]基于MEMS技术的低g值微惯性开关的设计与制作[J]. 王超,陈光焱,吴嘉丽. 传感技术学报. 2011(05)
[8]电接触的接触电阻研究[J]. 许军,李坤. 电工材料. 2011(01)
[9]S型MEMS平面微弹簧垂直弹性系数[J]. 李晓杰,牛兰杰,翟蓉,殷群. 探测与控制学报. 2010(01)
[10]UV-LIGA镍薄膜材料的力学性能测试与分析[J]. 毛胜平,汪红,刘瑞,汤俊,李雪萍,丁桂甫. 功能材料. 2010(02)
硕士论文
[1]引信用微机电惯性接电开关设计[D]. 薛维清.南京理工大学 2013
[2]引信微机电万向开关的结构设计与数值模拟分析[D]. 程玄玄.南京理工大学 2012
[3]基于压电发电原理的引信微机电式气流激励电源设计研究[D]. 徐伟.南京理工大学 2012
本文编号：3402408
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