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引信用MEMS慣性歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)
微機(jī)電(MEMS)慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)是對(duì)加速度的變化敏感并提供OMAL開(kāi)關(guān)閉合動(dòng)作的MEMS執(zhí)行器,也稱(chēng)閾值OMAL開(kāi)關(guān)、加速度OMAL開(kāi)關(guān)或者g值OMAL開(kāi)關(guān)。MEMS慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)不但體積小、響應(yīng)快、能夠捕捉微弱的信號(hào)而且很容易和外接電路融合,尤其適用于彈藥的特殊環(huán)境。

引信用MEMS慣性歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)
引信用MEMS慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)要求具有較強(qiáng)的抗過(guò)載性能、通用性、萬(wàn)向性等特殊要求,普通OMAL開(kāi)關(guān)難以滿足要求,且OMAL開(kāi)關(guān)在工作過(guò)程中受多物理場(chǎng)耦合作用,其工作機(jī)理復(fù)雜,相關(guān)的設(shè)計(jì)理論不能滿足需求,嚴(yán)重制約了MEMS慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)在引信中的應(yīng)用。深入研究OMAL開(kāi)關(guān)系統(tǒng)的靜電力場(chǎng)、彈性力場(chǎng)、慣性力場(chǎng)、阻尼力場(chǎng)等多種物理場(chǎng)及耦合的基本問(wèn)題,設(shè)計(jì)了兩種MEMS慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān),分別滿足引信的通用性和萬(wàn)向性需求。分析懸臂梁式的MEMS慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)在彈性力場(chǎng)與靜電場(chǎng)耦合作用下出現(xiàn)的吸合效應(yīng),并求解出吸合電壓；分析靜電力作用下懸臂梁系統(tǒng)的有效彈性系數(shù)減小的負(fù)彈簧效應(yīng)。提出計(jì)算靜電驅(qū)動(dòng)懸臂梁結(jié)構(gòu)變形的三種方法,等效剛度法、模態(tài)疊加法和有限元反饋法,分別應(yīng)用等效剛度法和有限元反饋法求解靜電力作用下懸臂梁的變形特性,并比較三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性；建立了慣性力、靜電力和阻尼力耦合作用下懸臂梁OMAL開(kāi)關(guān)的動(dòng)態(tài)模型。引入表征流體性能的雷諾方程,建立了懸臂梁的流-固耦合的擠壓膜阻模型,推導(dǎo)出了在靜電力、慣性力耦合作用時(shí),懸臂梁壓膜阻尼系數(shù)的計(jì)算公式。針對(duì)引信用慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)的通用性要求,設(shè)計(jì)了一種具有閾值可調(diào)功能的懸臂梁OMAL開(kāi)關(guān),該OMAL開(kāi)關(guān)能夠通過(guò)調(diào)節(jié)偏置電壓以調(diào)節(jié)加速度閾值?；陟o電驅(qū)動(dòng)原理,推導(dǎo)出OMAL開(kāi)關(guān)加速度閾值和偏置電壓的關(guān)系；建立多物理場(chǎng)耦合下OMAL開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)級(jí)模型,對(duì)OMAL開(kāi)關(guān)的準(zhǔn)靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)分析,研究可變閾值OMAL開(kāi)關(guān)的基本性能。以500g為一檔,調(diào)節(jié)加速度閾值范圍為：500g～2500g,OMAL開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間小于載荷持續(xù)時(shí)間的10%,OMAL開(kāi)關(guān)接觸時(shí)間大于300μs。 針對(duì)引信用慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)萬(wàn)向性的要求,提出了一種多彈性支撐的環(huán)形分布式萬(wàn)向慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)。建立了OMAL開(kāi)關(guān)的動(dòng)力學(xué)控制方程；對(duì)OMAL開(kāi)關(guān)進(jìn)行靜態(tài)特性分析,基于能量法中的卡式定律和胡克定律,推導(dǎo)出S型懸臂梁剛度的計(jì)算公式并進(jìn)行有限元仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明理論推導(dǎo)計(jì)算值和有限元仿真值的相對(duì)誤差小于3%,S型折疊懸臂梁的理論公式推導(dǎo)正確；對(duì)OMAL開(kāi)關(guān)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性分析,研究多彈性支撐的環(huán)形萬(wàn)向慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)的基本性能。OMAL開(kāi)關(guān)在700g加速度閾值作用下,響應(yīng)時(shí)間為0.12ms,兩電極接觸時(shí)間為35μs。

引信用MEMS慣性歐瑪爾OMAL開(kāi)關(guān)技術(shù)
介紹了多彈性支撐環(huán)形分布式MEMS萬(wàn)向慣性O(shè)MAL開(kāi)關(guān)的加工工藝流程,研究了OMAL開(kāi)關(guān)的檢測(cè)技術(shù)；應(yīng)用相移顯微干涉法測(cè)量OMAL開(kāi)關(guān)尺寸,通過(guò)尺寸檢測(cè)得出懸臂梁的線寬誤差分布及OMAL開(kāi)關(guān)中可動(dòng)電極和固定電極的間隙尺寸的加工誤差范圍,分析了尺寸誤差對(duì)閾值加速度的影響；設(shè)計(jì)了一種沖擊臺(tái)試驗(yàn)用以測(cè)試OMAL開(kāi)關(guān)的加速度閾值,該沖擊臺(tái)能夠通過(guò)增加緩沖墊達(dá)到增加加速度脈沖寬度的目的；對(duì)OMAL開(kāi)關(guān)進(jìn)行了馬歇特落錘實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明30000g加速度的高過(guò)載條件下,OMAL開(kāi)關(guān)沒(méi)有發(fā)生形變和斷裂現(xiàn)象,仍然能保持良好的工作性能。