基于田口法的平面曲折槽优化方法

为了解决传统曲折槽机构在设计阶段的低效性和局限性问题,通过探索不同设计参数对平面曲折槽的质量块位移影响规律,提出一种基于田口法的优化设计方法。采用田口法对影响平面曲折槽质量块的最大位移的5个参数(曲折槽宽度、曲折槽倾角、曲折槽每段长度、锚槽交错间隙和锚槽间隙)在4个水平下进行分析,构建五因素四水平的正交表进行试验分析。通过基于有限元方法的仿真计算,针对不同的尺寸参数组合获得对应的质量块最大位移。利用信噪比分析和方差分析筛选出影响输出响应的重要因子,综合分析得到最佳的设计参数组合,并对优化得到的参数组合进行有限元仿真,在仿真结果中,优化方案的质量块最大位移从1 331μm提高至1 948μm,提升了46.35%。对优化方案的平面曲折槽进行加工,样件试验结果表明质量块最大位移在发射载荷下低于1 800μm,且在勤务载荷下低于1 000μm,达到设计要求,为MEMS平面曲折槽机构的优化设计提供了理论和实验指导。

基于非概率理论的引信MEMS安全与解除隔离装置闭锁机构可靠性评估

针对引信MEMS安全与解除隔离装置样本数量少、结构不确定、参数精确的统计规律难以获得、概率可靠性分析方法在小样本条件下不适用等问题,提出一种基于非概率理论的小样本条件下MEMS安解装置闭锁机构可靠性评估方法。该方法以非概率理论为基础,结合薄板弯曲理论建立MEMS安解装置闭锁机构的可靠性模型,得出其可靠性指标,然后进行区间变量的敏感性分析。对样本进行离心实验,模拟炮弹发射时离心环境,实验结果表明,MEMS安全与解除隔离装置闭锁机构具有很高的闭锁可靠性。实验结果与非概率理论分析结果保持一致,验证了非概率理论在引信MEMS安全与解除隔离装置可靠性评估上的有效性。

冲击载荷下引信MEMS后坐保险机构动态响应过程表征方法

针对引信MEMS安全系统中后坐保险机构在正常发射载荷和勤务跌落载荷下的运动过程难以表征的问题,建立了一种基于瑞利商方法的后坐保险机构理论模型。该方法能够准确计算悬臂质量块式后坐保险机构的固有频率,并完整预测机构在冲击载荷作用下的位移时间过程曲线。仿真分析和实验结果表明,所得机构的位移时间曲线吻合度较高,其固有频率也具有一致性。因此该方法能够准确表征后坐保险机构在冲击载荷下的运动过程,为后坐保险机构的设计与研究提供理论指导。

工艺误差下MEMS惯性触发开关的阈值特性研究

为促进MEMS惯性触发开关实现工程化应用,对工艺误差下MEMS惯性触发开关的阈值特性进行了研究。加工了相关MEMS万向惯性开关器件并进行加速度阈值测试,从尺寸与弹性模量两方面分析其误差来源与产生机理,测量器件的结构尺寸与弹性模量,构建一个考虑工艺尺寸与弹性模量的仿真模型并进行仿真精度分析。仿真结果表明,工艺尺寸与弹性模量误差对开关的阈值特性有重要影响,所构建的仿真模型能够较好地预测开关性能。

MEMS闭锁机构离心响应适应性研究

针对当前微机电系统(MEMS)安全与解除隔离(S&A)装置在离心环境下工作时可能存在锁头回弹剧烈、锁梁应力较高引起塑性变形的问题,提出一种有良好离心响应适应性的MEMS闭锁机构。该闭锁机构通过结构设计减弱了锁头在闭锁时的回弹现象,并提高了锁梁的结构强度,使其能够承载更高的离心载荷,同时扩展了闭锁机构稳定闭锁的阈值范围。该闭锁机构在外弹道离心力作用下可以稳定闭锁并准确定位,从而保证传爆序列可靠对正。通过理论分析,结合有限元仿真与样机实验研究了该闭锁机构的性能与工作特性,研究结果表明,该闭锁机构可以在3500~24000 r/min的离心转速范围内稳定闭锁,闭锁时锁梁不发生塑性变形。

基于FPGA的引信安全与起爆控制电路设计

针对现代武器对弹药毁伤效能的要求和引信小型化、智能化的技术要求,从安全性、稳定性和小型化3个方面考虑,基于国产FPGA芯片设计了一种具有防差错功能的小型化引信安全与起爆控制电路。该电路可以按引信触发、近炸和延期作用方式给出相应控制信号,可根据目标区信息和弹道信息利用数字信号进行灵活控制,采用LVDS协议与上位机进行信息交互。最后利用Modelsim仿真软件验证了电路逻辑时序正常。安全与解除保险功能试验和起爆功能试验结果表明了该电路能够安全可靠地解除保险和实现多功能起爆。

地震动信号的分析与目标识别(英文)

通过外场实验获得关于轮式车、履带式车的大量地震动信号,在时-频域应用多种方法对信号进行处理,得到相应的特征矢量。利用改进的BP网络对远距离的地震动信号进行目标识别,基于小波及小波包分解能量分布特征的识别率可达85%以上,这种特征矢量具有较好的可分性。

D-S证据理论在目标识别中的应用

根据地面目标运动引起的地震动信号的特征信息 ,应用多传感器信息融合的方法将目标正确分类 .首先根据地震动信号在频域和时频域的多种特征 ,应用BP神经网络模式识别法 ,将地面车辆目标分为轮式车、轻型履带式车和重型履带式车 .设计了一种以神经网络正确识别率作为基本概率赋值的方法 ,并应用D S证据理论进行识别信息融合 .训练样本和识别样本分别取自外场实验所获得真实有效的数据 .通过对识别信息融合 ,以较高的可信度得到与识别样本相一致的识别结果 .这表明所设计的获取基本概率赋值的方法及信息融合算法是有效的 。

地面运动目标分类的模式特征与评价

为了进一步对车辆目标分类 ,对实验获得的典型地面运动目标—轮式车、履带式车的地震动信号从频域、时—频域等多方面进行特征提取。在频域上 ,应用傅立叶变换、经典功率谱分析等常用的信号处理方法对信号进行处理 ,提取了信号的 FFT特征和功率谱特征。在时 -频域应用短时傅立叶变换、小波及小波包分析方法对信号进行处理 ,得到时频分布矩阵奇异值分布特征和小波包分解能量分布特征。之后基于距离可分性设计了一个模式特征可分性测度 ,对时域和时—频域所提取的各种特征进行对比评价 ,结果表明 FFT特征、功率谱特征和小波分解后的能量特征具有更好的可分性。该结果与将各特征应用神经网络进行目标识别的结果是一致的。这表明所设计的模式特征可分性测度是有效的。

一种MEMS保险机构的工艺模拟和静态特性仿真分析

该文依据引信安全系统设计准则,设计了一种引信用MEMS保险机构。通过分析该机构的工作原理和作用过程可知,该机构可以满足引信依据双环境信息解除保险的安全性设计要求。采用仿真软件CoventorWare对该MEMS机构进行了工艺模拟和仿真,给出该MEMS保险机构的UV-LIGA加工工艺过程。UV-LIGA加工工艺中分别采用2次微电铸过程,得到固连在基板上的运动机构。最后借助ANSYS对该保险机构的力学性能进行了有限元分析,分析结果表明,该机构能够在应力允许范围达到运动位移要求。

运动目标地震动信号的时频特征分析

该文对由典型地面车辆目标———轮式车、履带式车引起的地震动信号进行了实时探测 ,对实验所得的信号 ,应用短时傅立叶变换、小波及小波包分析方法对信号进行了处理 ,得到了时频分布矩阵奇异值分布特征 (SVD)和小波及小波包分解能量分布特征 (WWDD)。采用改进的BP网络 ,对远距离目标的地震动信号进行目标识别 ,应用WWDD对远距离信号的识别率可达 85%以上 ,说明WWDD具有更好的可分性。

地面运动目标震动信号的时频滤波检测

针对人员、车辆等地面目标运动时产生的地震动信号 ,通过典型时频分析方法STFT研究其时频分布特性 ,进而应用修改的复数卷积时变滤波方法进行信号检测 ,使信号信噪比得以提高 。

基于改进BP网络的地震动信号目标识别

应用人工神经网络进行目标识别是当前模式识别的重要方法之一。前向多层神经网络及其BP算法是发展较为成熟的一种。该文对BP算法加以改进 ,使得其性能有所提高 ,收敛速度加快。针对战场监视传感器系统中处于一级警戒的地震动传感器 ,对在良好土质地面实测的人员脚步、汽车、坦克的地震动信号进行分析 ,利用小波变换和小波包分解提取能量特征 ,采用两级级连网络进行目标识别 ,识别率在 94.5

基于单片机的引信时序控制技术研究

本文根据引信安全性、可靠性及炸点精确控制的要求,设计并通过软硬件实现了一个电子计时引信时序逻辑控制系统。该系统包含 TSCU 及 LCU 两个功能单元,TSCU 基于 AT90S4433 单片机实现,LCU 基于PC 机实现,通过软硬件的合理搭配,使其能够完成引信所要求的保险、解除保险,触发引爆等基本功能。同时在系统中利用 PC 机内的精确晶振时钟对 TSCU 中的时钟频率进行校验,然后对实际要求的定时值进行实时动态装定,大大提高了系统的精确性和灵活性。

微机电锁销的电磁驱动电路

迫弹引信的MEMS安全保险机构没有明显的旋转环境可用,而电发冲推器体积大,不适宜与微型化的MEMS结构配合应用。为此,对于新设计的82 mm迫弹引信安全系统的微机电锁销,提出了电磁驱动的驱动方式,设计了驱动电路。该机构不直接利用惯性力解保,而是应用传感器采集环境信息、主控芯片控制驱动电路带动电磁驱动器吸附锁销磁体,解除保险,并在滑块运动到位后,释放锁销,闭锁滑块。实验验证了其实际驱动能力和抗冲击性能。

引信用MEMS气流谐振压电发电机

针对目前引信用气流谐振发电机结构复杂、体积大等缺点,结合压电式射流发电机原理和MEMS技术工艺,提出了一种MEMS气流谐振压电式发电机。通过流场和流固耦合分析及压电仿真等对发电机的性能进行的验证表明:MEMS压电式射流发电机可满足低功耗引信使用,且具有结构简单、体积小、能量密度高等特点。

UV-LIGA工艺误差对MEMS万向惯性开关性能的影响

为提高微机电系统(MEMS)万向惯性开关的性能,实现工程化应用,对其进行工艺误差与性能关系研究.基于多层UV-LIGA工艺制作多个开关样机,进行主要结构尺寸测量,并确定工艺误差方向;从UV-LIGA工艺过程的曝光、显影与电铸、腐蚀3个阶段,分析误差的产生机理,并进一步分析单一结构误差、非对称误差和偏心误差对开关阈值和接触时间的影响.结果表明:弹簧线宽、厚度、侧壁倾角和两电极间隙等单一结构尺寸的增大会导致阈值增大;非对称误差会导致开关各向刚度不一致,使阈值散布更大;偏心误差会大幅度减小开关轴向阈值,而对径向阈值影响较小.对多个开关样机的测试结果验证了开关工艺误差及单一结构误差对阈值影响的正确性.

基于柔性止动的MEMS惯性开关冲击可靠性强化

为了提高MEMS惯性开关的冲击可靠性,提出了一种柔性止动结构。首先,利用连续接触力理论建立了止动碰撞模型,通过Simulink对模型进行仿真,研究开关在不同止动形式下的响应特性。接着,从空间占用和应力集中的角度对悬臂梁和平面微弹簧两种止动形式进行讨论,设计止动结构。最后,利用UV-LIGA工艺制作开关样机,通过落锤冲击系统对样机进行测试。碰撞接触力对于冲击可靠性至关重要,Simulink仿真结果表明柔性止动结构能够极大的延长碰撞接触时间,从而降低接触力。同时,采用柔性止动还改善了碰撞后的弹跳现象,提高闭锁稳定性。冲击试验表明,开关累积失效分布函数符合韦布尔分布,标度参数(参考加速度)α=29 600、形状参数β=8.2。相比无柔性止动的MEMS开关,提出的柔性止动明显改善了开关的抗冲击性能。对柔性止动的建模、仿真与试验为MEMS惯性开关的抗冲击设计提供了有益参考。

V型电热驱动器理论模型及动态特性

为研究V型电热驱动器的动态响应特性,根据热传导理论和受迫振动方程分别建立驱动器电-热和热-力耦合模型,从而形成完整的一维V型电热驱动器多物理场耦合理论模型.采用正弦变换结合隐式差分法对电-热耦合模型求解并进行收敛性测试,正弦变换中,空间离散点数对温度求解结果的稳定性影响较小.电-热耦合模型在不同电压下,其瞬态和稳定温度分布与有限元仿真结果吻合得较好.通过实验和边缘检测算法获得驱动器在不同电压下的稳态位移,与热-力耦合模型的结果对比发现两者具有良好的一致性.基于该理论模型,分析驱动器在阶跃、正弦电压下的动态特性.研究结果表明:正弦电压幅值越大,V型电热驱动器中心处的温度与位移变化的幅度也就越大;当正弦电压作用时间大于5个周期,即50 ms后,驱动器中心处的温度与位移的平均值均等于驱动器在等效直流电压作用下的稳态温度和位移;在周期性电压加载下,驱动器会逐渐趋于周期性运动,其运动周期与电压周期相等.

工艺误差影响下微电热驱动器失效分析

为了研究V型电热驱动器温度失效概率,基于驱动器存在的加工误差,对驱动器对称中心处的温度(整个驱动器的最高温度)进行不确定性分析。首先对同一加工批次驱动器进行测量计算,拟合得到当驱动器宽度和电阻率满足正态分布的参数。建立V型电热驱动器有限元模型并进行实验验证,从而保证不确定性分析中所用样本数据来源的可靠性。根据宽度和电阻率的分布特征并基于非侵入式混沌多项式展开方法,选取Hermite正交多项式进行展开,通过高斯数值积分法,求得多项式系数。最后使用蒙特卡洛法对所建立的温度混沌多项式模型进行验证。研究结果表明,混沌多项式模型能准确得到驱动器上最高温度的随机分布;最高温度的主要分布范围和均值随着电压的增大而增大;V型电热驱动器发生温度失效的概率也随着电压的增大而增大。在18 V电压作用下,该加工批次驱动器的温度失效概率达到91.5%。