论文部分内容阅读
本文基于MEMS技术设计了一种可识别载荷空间方位的万向惯性开关,具有体积小、抗过载能力强、响应时间短、闭合时间长、轴向抗干扰能力强、可识别载荷空间方位等优点,满足了触发引信起爆控制的需要,对于现代引信技术微型化、智能化有着重要的意义。分析了现有MEMS惯性开关的发展现状,并提出了在定向战斗部引信中可使用可识别载荷方位的MEMS万向惯性开关;建立开关的理论模型,分析了结构参数对开关阈值、响应时间等性能的影响;提出了开关可通过检测多个电极的不同接触状态来实现对载荷空间方位的区分,并据此设计了质量块周围分布多个独立电极形式的开关结构。采用带有圆形触点的L形悬臂梁式的径向电极和薄壁圆环式的轴向电极的设计,增强了接触过程的平稳性,提高了电极的接触效果。通过有限元软件对开关各项性能进行了仿真分析。仿真结果显示开关径向阈值为400g-566g,轴向阈值为649g,并且可以在半球面空间内实现对载荷方位的区分识别;在幅值为800g、脉宽为0.6ms的加速度作用下,最小闭合时间为55μs,最大响应时间为342μs;在20000g的高冲击过载下开关结构最大应力为770.03MPa。采用UV-LIGA工艺对开关结构进行制作,并对开关进行了封装处理;最后得到的MEMS开关结构尺寸为4.8mm×4.8mm×0.265mm,封装后的尺寸为11mm×11mm×2.05mm。基于加工样机利用马希特锤进行了开关的阈值测量和方位识别验证实验,实验结果与仿真结果具有良好的一致性,充分验证了开关具有良好的方位识别性能和良好的响应特性。