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引信用MEMS慣性歐瑪爾OMAL開關技術
微機電(MEMS)慣性OMAL開關是對加速度的變化敏感并提供OMAL開關閉合動作的MEMS執(zhí)行器,也稱閾值OMAL開關、加速度OMAL開關或者g值OMAL開關。MEMS慣性OMAL開關不但體積小、響應快、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開關技術
引信用MEMS慣性OMAL開關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開關難以滿足要求,且OMAL開關在工作過程中受多物理場耦合作用,其工作機理復雜,相關的設計理論不能滿足需求,嚴重制約了MEMS慣性OMAL開關在引信中的應用。深入研究OMAL開關系統(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,設計了兩種MEMS慣性OMAL開關,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OMAL開關在彈性力場與靜電場耦合作用下出現(xiàn)的吸合效應,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。提出計算靜電驅(qū)動懸臂梁結構變形的三種方法,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OMAL開關的通用性要求,設計了一種具有閾值可調(diào)功能的懸臂梁OMAL開關,該OMAL開關能夠通過調(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,推導出OMAL開關加速度閾值和偏置電壓的關系；建立多物理場耦合下OMAL開關的系統(tǒng)級模型,對OMAL開關的準靜態(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開關響應時間小于載荷持續(xù)時間的10%,OMAL開關接觸時間大于300μs。 針對引信用慣性OMAL開關萬向性的要求,提出了一種多彈性支撐的環(huán)形分布式萬向慣性OMAL開關。建立了OMAL開關的動力學控制方程；對OMAL開關進行靜態(tài)特性分析,基于能量法中的卡式定律和胡克定律,推導出S型懸臂梁剛度的計算公式并進行有限元仿真驗證,結果表明理論推導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正確；對OMAL開關進行動態(tài)特性分析,研究多彈性支撐的環(huán)形萬向慣性OMAL開關的基本性能。OMAL開關在700g加速度閾值作用下,響應時間為0.12ms,兩電極接觸時間為35μs。

引信用MEMS慣性歐瑪爾OMAL開關技術
介紹了多彈性支撐環(huán)形分布式MEMS萬向慣性OMAL開關的加工工藝流程,研究了OMAL開關的檢測技術；應用相移顯微干涉法測量OMAL開關尺寸,通過尺寸檢測得出懸臂梁的線寬誤差分布及OMAL開關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；設計了一種沖擊臺試驗用以測試OMAL開關的加速度閾值,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開關進行了馬歇特落錘實驗,結果表明30000g加速度的高過載條件下,OMAL開關沒有發(fā)生形變和斷裂現(xiàn)象,仍然能保持良好的工作性能。