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简谈可调阈值可调惯性开关设计和网

收藏本文 2024-02-29 点赞:5455 浏览:17131 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:惯性开关作为一种将传感、判断及执行于一体的惯性器件,是对加速度敏感并在加速度超过某一阈值时,提供开关闭合动作的器件。MEMS惯性开关具有结构简单,体积小,质量轻功耗低等鲜明特点,尤其适用于环境。为了适合不同种类型、打击不同作战目标和满足通用性的要求,使惯性开关能够安全、稳定可靠地工作,本论文提出一种利用静电调节加速度阈值的MEMS惯性开关。探讨了开关的多物理场效应,浅析了静电场、加速度场以及阻尼场对悬臂梁开关性能的影响,得出悬臂梁开关在静电场中的吸合电压及系统刚度表达,并以论述上浅析了“负”弹簧效应。建立了开关在多物理场作用下运动的数学模型,得出开关的加速度阈值和偏置电压的联系,证明了开关的阈值加速度可调性。运用CoventorWare软件对MEMS惯性开关进行系统级浅析和有限元浅析。浅析结果表明,系统级浅析吸合电压结果为24V,有限元浅析吸合电压结果为26.5625V,二者结果几乎相同,说明系统级浅析快速准确可靠。主要对所设计的MEMS惯性开关模型进行系统级仿真浅析,包括吸合电压浅析、响应角度浅析、频域浅析、参数浅析、灵敏度浅析和蒙特卡洛浅析等。本论文设计的MEMS阈值可调惯性开关的设计阈值加速度调节范围在500g~2500g之间,500g正弦加速度作用时响应时间为141.61μs,电路导通的持续时间为258.39μs,满足设计所需要求。可将对所设计的开关进行阵列布局,有效的工作角度范围可扩大到120度,实现多方向的感应阈值加速度,解决弹丸大着角碰撞目标不易发火的不足。关键词:MEMS论文阈值可调惯性开关论文系统级浅析论文

    摘要6-7

    Abstract7-10

    第1章 绪论10-23

    1.1 微机电系统(MEMS)概述10-16

    1.1.1 MEMS 技术的特点10-12

    1.1.2 MEMS 的制造技术12-14

    1.1.3 MEMS 技术在引信中的运用14-16

    1.2 惯性开关国内外探讨近况16-21

    1.2.1 国外进展情况16-18

    1.2.2 国内进展情况18-21

    1.3 论文探讨的目的和作用21-22

    1.4 论文的主要内容22-23

    第2章 阈值可调惯性开关多物理场浅析23-35

    2.1 开关的工作原理23

    2.2 静电场浅析23-27

    2.2.1 吸合效应23-26

    2.2.2 “负”弹簧效应26-27

    2.3 加速度场浅析27-30

    2.4 阻尼场浅析30-33

    2.5 小结33-35

    第3章 阈值可调的 MEMS 惯性开关设计35-45

    3.1 开关模型的建立35-38

    3.1.1 模型的工艺步骤35-36

    3.1.2 模型的系统级行为模型36-37

    3.1.3 尺寸设计37

    3.1.4 模型的三维显示37-38

    3.2 机电耦合浅析38-43

    3.3 小结43-45

    第4章 基于 CoventorWare 软件的 MEMS 阈值可调惯性开关的系统级浅析45-72

    4.1 CoventorWare 浅析软件的介绍45-47

    4.2 吸合电压和迟滞电压浅析47-50

    4.2.1 吸合电压浅析47-49

    4.2.2 迟滞电压浅析49-50

    4.3 响应角度浅析50-53

    4.4 谐响应浅析53-54

    4.5 结构尺寸浅析54-60

    4.5.1 结构尺寸参数对阈值加速度闭合电压的影响浅析54-56

    4.5.2 结构尺寸参数对固有频率的影响浅析56-60

    4.6 频域浅析60-63

    4.6.1 有限元模态浅析60-62

    4.6.2 交流小信号浅析62-63

    4.7 参数浅析63-64

    4.8 灵敏度浅析64-66

    4.8.1 吸合电压灵敏度浅析65

    4.8.2 固有频率灵敏度浅析65-66

    4.9 阻尼浅析66-68

    4.10 蒙特卡洛浅析68-70

    4.10.1 可动电极有着±0.1μm 加工误差对吸合电压影响68-69

    4.10.2 可动电极有着±0.1μm 加工误差对闭合时间影响69-70

    4.11 小结70-72

    结论72-74

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