引信用MEMS慣性歐瑪爾OMAL開關(guān)技術(shù)
微機電(MEMS)慣性O(shè)MAL開關(guān)是對加速度的變化敏感并提供OMAL開關(guān)閉合動作的MEMS執(zhí)行器,也稱閾值OMAL開關(guān)、加速度OMAL開關(guān)或者g值OMAL開關(guān)。MEMS慣性O(shè)MAL開關(guān)不但體積小、響應(yīng)快、能夠捕捉微弱的信號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開關(guān)技術(shù)
引信用MEMS慣性O(shè)MAL開關(guān)要求具有較強的抗過載性能、通用性、萬向性等特殊要求,普通OMAL開關(guān)難以滿足要求,且OMAL開關(guān)在工作過程中受多物理場耦合作用,其工作機理復(fù)雜,相關(guān)的設(shè)計理論不能滿足需求,嚴重制約了MEMS慣性O(shè)MAL開關(guān)在引信中的應(yīng)用。深入研究OMAL開關(guān)系統(tǒng)的靜電力場、彈性力場、慣性力場、阻尼力場等多種物理場及耦合的基本問題,設(shè)計了兩種MEMS慣性O(shè)MAL開關(guān),分別滿足引信的通用性和萬向性需求。分析懸臂梁式的MEMS慣性O(shè)MAL開關(guān)在彈性力場與靜電場耦合作用下出現(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)減小的負彈簧效應(yīng)。提出計算靜電驅(qū)動懸臂梁結(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開關(guān)的動態(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,懸臂梁壓膜阻尼系數(shù)的計算公式。針對引信用慣性O(shè)MAL開關(guān)的通用性要求,設(shè)計了一種具有閾值可調(diào)功能的懸臂梁OMAL開關(guān),該OMAL開關(guān)能夠通過調(diào)節(jié)偏置電壓以調(diào)節(jié)加速度閾值。基于靜電驅(qū)動原理,推導(dǎo)出OMAL開關(guān)加速度閾值和偏置電壓的關(guān)系；建立多物理場耦合下OMAL開關(guān)的系統(tǒng)級模型,對OMAL開關(guān)的準靜態(tài)特性和動態(tài)特性進行系統(tǒng)級分析,研究可變閾值OMAL開關(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開關(guān)響應(yīng)時間小于載荷持續(xù)時間的10%,OMAL開關(guān)接觸時間大于300μs。 針對引信用慣性O(shè)MAL開關(guān)萬向性的要求,提出了一種多彈性支撐的環(huán)形分布式萬向慣性O(shè)MAL開關(guān)。建立了OMAL開關(guān)的動力學(xué)控制方程；對OMAL開關(guān)進行靜態(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型懸臂梁剛度的計算公式并進行有限元仿真驗證,結(jié)果表明理論推導(dǎo)計算值和有限元仿真值的相對誤差小于3%,S型折疊懸臂梁的理論公式推導(dǎo)正確；對OMAL開關(guān)進行動態(tài)特性分析,研究多彈性支撐的環(huán)形萬向慣性O(shè)MAL開關(guān)的基本性能。OMAL開關(guān)在700g加速度閾值作用下,響應(yīng)時間為0.12ms,兩電極接觸時間為35μs。

引信用MEMS慣性歐瑪爾OMAL開關(guān)技術(shù)
介紹了多彈性支撐環(huán)形分布式MEMS萬向慣性O(shè)MAL開關(guān)的加工工藝流程,研究了OMAL開關(guān)的檢測技術(shù)；應(yīng)用相移顯微干涉法測量OMAL開關(guān)尺寸,通過尺寸檢測得出懸臂梁的線寬誤差分布及OMAL開關(guān)中可動電極和固定電極的間隙尺寸的加工誤差范圍,分析了尺寸誤差對閾值加速度的影響；設(shè)計了一種沖擊臺試驗用以測試OMAL開關(guān)的加速度閾值,該沖擊臺能夠通過增加緩沖墊達到增加加速度脈沖寬度的目的；對OMAL開關(guān)進行了馬歇特落錘實驗,結(jié)果表明30000g加速度的高過載條件下,OMAL開關(guān)沒有發(fā)生形變和斷裂現(xiàn)象,仍然能保持良好的工作性能。