基于螺旋弹簧的引信用低g值MEMS惯性开关

微机电系统(MEMS)惯性开关在引信领域有广阔的应用前景,但可用于引信工作环境的低g值型MEMS惯性开关较少。对此,为低发射过载的弹药引信提出一种低闭合阈值的MEMS惯性开关设计方案,满足引信识别低g值冲击信号的功能需求,实现稳定接通引信电源的功能,同时具备抵抗引信工作环境中高过载的能力,提高引信可靠性。依据触发信号特征和引信工作环境提出设计要求,对惯性开关的振荡模型进行理论分析,阐明惯性开关结构尺寸对开关性能的影响规律,给出开关整体设计方案,并应用ANSYS有限元软件对设计结果进行仿真验证。仿真结果表明,所设计的惯性开关能够监测幅值为20g、脉宽为1 ms的冲击信号,开关响应时间小于1 ms,电极接触时间长于30μs,抗过载性能达到12 000g,满足性能指标要求。

基于阿基米德螺旋线的低g值微惯性开关(英文)

低g值惯性开关是一种对线加速度敏感并在施加的加速度作用下完成闭合的惯性装置。由于微小尺寸的限制,低g值(1-30g)惯性开关只能设计为微质量块和低刚度支撑梁的结构。为了获得低刚度,设计了基于阿基米德螺旋线的平面螺旋梁结构。微开关由一个带触点的基座、一个惯性敏感单元以及框架和封盖组成。惯性敏感单元则由一个居中的质量块和支撑它的螺旋梁组成。在加速度作用下可动的质量块发生位移,与其下的触点接触,实现开关的闭合。惯性敏感单元采用有限元软件ANSYS进行分析,采用UV-LIGA工艺制作。进行了离心试验以获得低g值惯性开关的闭合门限。经3次测试,闭合门限值分别为21.22 ,21 .39和21.20g,平均值为21.27g。测试结果表明,低g值惯性开关具有0.5g的闭合精度,多次测试重复性较好。

微机械G开关的研制

设计制作了一种微机械G开关,该微加速度开关采用微机电系统(MEMS)体加工工艺,其敏感元件由螺旋梁支撑的检测质量块和它下面的微触点构成,在外界加速度作用下,检测质量块发生位移,完成与触点的接通。经离心测试,在通电0.8A情况下,接通门限值为2.8gn,接通电阻为0.6Ω;经振动测试,不响应高于85Hz的高频振动,在5×104gn高冲击下,测试未见损坏。

多/全电飞机用高速开关磁阻起动/发电机优化控制(英文)

介绍了开关磁阻起动/发电(SRS/G)系统的应用背景,对系统的性能要求进行了描述,并给出了一台30kW开关磁阻电机(SRM)的定、转子叠片结构及尺寸。基于以上工作,对SRM的优化控制方法进行了研究:在起动阶段,SRM运行在电动状态,以平均转矩最大化作为优化目标,对包括解析、数值及浮角在内的三种优化控制方法进行了深入的研究,并对它们的优化结果进行了详细的比较及分析;在发电阶段,SRM运行在发电状态,以特定输出功率下的系统效率最大化作为优化目标,得到了使主功率损耗最小的优化励磁角。

机械参数对弹簧质量块式加速度开关精度影响分析

针对弹簧质量块式加速度开关普遍存在过载值精度低、生产调试过程中动作过载值易发生偏移问题。文章对典型压缩弹簧质量块式加速度开关建立了力学方程,分析了弹簧弯曲角度、摩擦系数等机械参数对加速度开关的过载性能影响。得出压缩弹簧质量块式加速度开关的弹簧弯曲角度及摩擦系数对加速度开关过载性能的影响规律。得出加速度开关质量块与导向结构之间的摩擦系数ε<0.04,加速度开关的压缩弹簧与导向结构中心轴之间的夹角θ1和θ2绝对值小于3°,能够使得加速度开关合格率达到90%以上的结果,对于产品生产控制提供了参考数据。

MEMS高g值复合量程开关设计

提出一种复合量程的MEMS开关,该新型MEMS高g值开关可检测高达40 000 g_n的不同离散水平的冲击值,同时,在接触式阻尼模型上对不同加速度值进行分析测试。试验中,通过Hopkinson杆标定,MEMS开关最大可实现对37 000 g_n的加速度信号进行标定响应,测试的平均值与仿真相吻合,最大偏差小于5%。

新型双阈值高g值MEMS惯性开关（英文）

在保证引信勤务安全性和正常发射可靠性前提下,为实现引信小型化而设计了一种新型无源双阈值高g值MEMS惯性开关,其主要包括能够识别两种典型加速度环境(载荷1∶15 000g-300μs,载荷2∶3000g-3ms)的环境识别模块M1和为后续电路可靠供电的通电模块M2。环境识别模块M1主要通过控制带有Z型齿的质量块与对应L型挡块之间的碰撞来确定质量块的运动位移,进而控制通电模块M2的工作情况。基于两种典型加速度环境对MEMS惯性开关进行了动力学仿真并优化,仿真结果表明所设计的开关在载荷1环境下保持断开,而在载荷2环境下可靠闭合。

一种高g值微冲击开关的研制

采用微机电系统(MEMS)技术设计制作了一种微冲击开关,其敏感元件由悬臂梁支撑的质量块和其下的微触点构成。在冲击加速度作用下,质量块与触点碰撞实现接通。开关芯片体积为5 mm×5 mm×0.5 mm,动作门限3 000g,响应时间84μs,能承受极端的高冲击而不破坏。

应用双埋层SOI工艺制备低g值微惯性开关

采用双埋层SOI(Silicon-On-Insulator)材料,结合KOH腐蚀工艺、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺、阳极键合以及喷雾式涂胶工艺,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值微惯性开关。利用二氧化硅KOH腐蚀/ICP刻蚀自停止的特点,平面矩形螺旋梁厚度的精度为±0.46μm。分析了双埋层SOI材料的电学特性,采用等电位技术,实现了双埋层SOI与上下两层硼硅玻璃的阳极键合。采用玻璃无掩模湿法腐蚀技术,在玻璃封盖底部设计制作了大小为200μm×200μm的防粘连凸台,解决了芯片在清洗干燥过程中的粘连问题。采用ICP刻蚀用硅衬片方法,解决了ICP刻蚀工艺中高温导致的金硅共晶合金问题。实验验证显示,提出的方法效果较好,芯片成品率得到较大提高,为大批量地研制低g值微惯性开关提供了可靠的工艺基础。

基于稳定拓扑的以太环网保护

介绍了RFC3619和G.8032两种主要的以太环网保护切换方案。在此基础上提出了一种基于稳定拓扑的方案,阐述了其中保护切换的机制。结合两种传统方案的优点,引入了稳定拓扑的思想,能有效缩短业务恢复时间,提高环网可靠性。

基于g参数法的棒-板长空气间隙操作冲击电压海拔校正分析

IEC 60060-1推荐的g参数法常用于海拔2000m及以下地区输电系统放电电压海拔校正。然而,随着远距离、大容量输电技术的发展,中国已建和在建的很多输电工程途经地区的海拔高度将超过3000m,最高甚至超过5000m。为分析g参数法在高海拔地区的适用性,该文基于g参数法对海拔55、2200、3000、4300和5000m地区,2~9m棒-板间隙50%操作冲击放电电压进行了海拔校正分析,结果表明:同一海拔高度下,随着间隙距离的增大,校正因数相对误差呈下降趋势;随着海拔高度的增加,校正因数的相对误差越来越大,且指数因子m、w取值的分散性也逐渐增大,当海拔超过3000m时,g参数法不再适用于棒-板长空气间隙操作冲击放电电压海拔校正。最后,综合考虑气象条件,文中提出了一种可用于不同海拔地区4~9m间隙距离U_(50)的计算方法,并选取麦夸特法进行数据拟合,给出了计算公式中参数m_1、m_2、m_3的推荐值,分别为0.097、-0.068、0.446。

低g值微惯性开关单向敏感性设计与分析

选用典型的"弹簧-质量"系统,基于平面矩形螺旋梁结构,研制了一种具有良好单向敏感性的低g值微惯性开关。采用ANSYS有限元软件,对惯性开关的单向敏感性进行了静力学仿真分析。分析结果表明,横向加速度对惯性开关闭合阈值的影响较小。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,包括KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备。经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值约为12.26g,具有约±0.2g的闭合精度。当横向惯性加速度小于15g时,对其闭合阈值的影响小于0.5g。测试结果表明,微惯性开关具有较好的单向敏感性,多次测试重复性好,具有体积小、结构简单、加工容易实现、环境适应性好等特点。

基于MEMS加速度计的倒置开关

运用MEMS加速度计MMA8453Q和单片机MSP430设计了一种针对放入式电子测压器的倒置开关。利用加速度计方向检测功能,单片机通过I2 C接口读取加速度,判断是否倒置。倒置开关经步进电机多次旋转倒置测试成功率达到100%,并利用霍普金森杆进行了抗过载测试。结果表明,在受到45 000g冲击后仍能正常工作,能满足火炮等高冲击场合的测试要求。

一种加速度开关设计

加速度开关又称G开关,是感受加速度并完成致动的一类惯性器件。文中回顾了Rolamite机构的发明过程以及Rolamite机构的用途;介绍了Rolamite开关的工作原理;分析了Rolamite开关的力学特性;详细论述了Rolamite开关的结构设计以及装配工艺;对Rolamite开关原理样机进行了振动、冲击、离心试验;试验表明Rolamite开关具备较高的精度(5 g±0.5 g)和接触可靠性,能够负载较强电流(>0.5 A),接触电阻小于1Ω,具备一定的抗冲击(20 g/8 ms不闭合)能力。

高灵敏度SCR梁式G开关的设计与应用

微悬臂梁是多种MEMS传感器件的基本结构之一,改善微悬臂梁的测量性能一直受到人们广泛关注;为提高传统微悬臂梁的灵敏度,引入了应力集中区域,仿真分析了不同特征应力集中区域对灵敏度和测量范围的影响规律,设计制备了一种SCR梁式G开关,可根据系统需要改变SCR特征从而调整开关性能指标;该开关作为处理器状态控制电路的重要器件应用于导弹包装箱状态监测微系统中,具有良好的适用性。

基于平面矩形螺旋梁的低g值微惯性开关的研制

以弹性材料单晶硅为结构材料,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值(1 g～30 g)微惯性开关.根据材料力学中的卡氏定理和线弹性理论,推导得到了惯性开关闭合阈值的计算公式,其计数结果与ANSYS有限元分析结果的相对误差小于3%.为提高低g值微惯性开关的环境适应能力,提出双触点和低频弹簧-质量的结构设计方案.为提高结构尺寸的加工精度,提出基于双埋层SOI的低g值微惯性开关加工工艺方案.采用KOH腐蚀、ICP刻蚀和喷涂工艺等关键工艺技术,完成了微惯性开关的制备,划片后芯片尺寸为7mm×7mm×1.3mm.经离心试验测试,微惯性开关的闭合阈值为6.45 g,具有优于±0.5 g的闭合精度.通过随机振动和高温等环境试验后,2只微惯性开关样品闭合阈值的变化量小于0.5 g,表明微惯性开关具有较好的环境适应能力和机械性能.

基于双稳态机制的低g值微加速度开关

设计了一种包含双稳态机制的低g值加速度开关,并采用了MEMS中的多层微电铸技术进行加工。该微加速度开关具有体积小,响应阈值精确,响应速度快,具有闭合保持功能等优点。微加速度开关的结构包括双稳态柔性悬臂梁,可移动质量块和固定触点,其中双稳态柔性悬臂梁的宽度、厚度和长度分别是28.0μm、25.0μm和5 150.0μm.由于使用了非线性双稳态机制,因此可以通过更加精确的模型来设计加速度开关的触发阈值。经过多次试验表明:器件的触发的加速度阈值是(32.6±0.2)g,可移动质量块的行程距离是530μm,并且开关在闭合后具有保持功能。

双G-M计数管量程切换控制技术

宽范围γ剂量率监测一般需要多个G-M计数管,而多管量程自动切换是保证探测器正常工作的关键技术。双G-M计数管量程切换控制技术采用串联在G-M计数管阴极处的三极管作为开关管,控制计数管通路的开合,从而控制计数管的高压通断,达到选择不同量程计数管的目的。该技术具有控制简便,切换平稳,工作可靠等优点。

基于GMPLS的光突发交换网络的仿真研究

光突发交换技术(OBS,Optical Burst Switching)是电路交换到分组交换的过渡技术,G-LOBS网络是通用多协议标记交换(GMPLS,Generalized Multi-Protocol Label Switching)技术和OBS技术结合的产物,后者是将现有光网络技术向光因特网过渡的有效途径。提出了基于OPNET软件的G-LOBS通用仿真平台的设计,设计出了基于流量工程的资源预留(RSVP-TE,Resource Reservation Protocol-Traffic Engineering)信令模块,并用OPNET软件对RSVP-TE协议进行了仿真分析。

基于电源树分布RLC模型估计同步切换噪声

在超深亚微米 ( VDSM)工艺下 ,器件频繁的同步切换可在电源 /地分配网络上形成大开关电流 ,影响VLSI的可靠性和信号完整性。文中提出一种估计电源树同步切换噪声的解析方法 :利用事件驱动机制、节点重组及参数重编号技术建立切换电流传播路径 ,以二极点模型近似切换电流非线性传递过程 ,简化噪声提取程序。