硅基光逻辑控制系统后坐保险机构关键技术研究
发布时间：2022-02-04 18:13
针对激光起爆引信光逻辑控制系统的安全性能要求,提出了一种硅基MEMS后坐保险机构。后坐保险机构主要由弹簧质量系统、齿型制动机构及闭锁机构组成,具有大位移、识别载荷幅值和脉宽两种环境及抗过载的特征。主要通过理论分析结合数值仿真的方法研究各模块的作用机理,并进行相关结构参数的改进设计。根据后坐保险机构的应用环境,明确其设计要求,提出总体设计方案。利用弹簧支撑的后坐滑块侧壁齿型结构与基板上的齿型结构发生摩擦与碰撞实现延时作用,保证了平时勤务处理的安全性,并确保引信发射时在一定的后坐过载激励下可靠解除保险。对弹簧质量系统进行设计,利用“莫尔法”推导出平面弹簧的刚度公式,借助单位脉冲响应函数推导出弹簧质量系统的位移响应公式,并通过有限元仿真验证了理论结果的正确性。依据后坐保险机构应用的环境载荷确定弹簧质量系统的固有频率范围。采用有限元仿真,研究齿型结构参数对后坐滑块在勤务、发射环境下位移响应特性的影响。设计闭锁机构,实现对后坐滑块达到解除保险位移后的锁定。动力学仿真结果表明:在脉宽1ms、大于5000g的正常发射载荷作用下,后坐滑块达到解除保险的位移,能够可靠解除保险;在脉宽200?s、1500...
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大连理工
硕士学位论文硅基光逻辑控制系统后坐保险机构关键技术研究3（a）（b）图1.2北京大学MEMS惯性传感器南京理工大学席占稳、聂伟荣课题组自“十五”以来一直从事MEMS相关技术研究。孔南研究设计了一种镍基MEMS万向传感器[16]，其径向阈值为400g-566g，轴向阈值为649g。为观测开关在高冲击载荷下的动态响应过程，YunCao设计了一套基于高速摄影机的光学测量系统，并研究了高冲击载荷与开关动态响应时间、接触时间的关系[17-18]，其SEM照片如图1.3（a）所示。周织建等人设计了一种闭锁式MEMS惯性接电开关[19-20]，开关闭合信号用于触发电源向外部电路供电。黄刘、沈腾等人设计了一种可自恢复的微流体惯性开关[21-22]，该惯性开关以嫁铟作为开关液滴，其实物如图1.3（b）所示。李雯迪设计了一种适用于中大口径榴弹的MEMS引信保险机构，该安全和解除保险机构将机械结构、电路系统融合在一起，依靠后坐载荷、离心力以及地理位置信息解除各级保险[23]。（a）万向开关（b）微流体开关图1.3南京理工大学MEMS技术研究上海交通大学微纳米国家重点实验室主要从事镍基MEMS相关技术的研究。QihuangZhang等设计了一种横向驱动的MEMS惯性开关[24-25]，其SEM照片如图1.4（a）所示。该开关设计有多组限位结构，套筒限位结构可有效降低敏感方向外的响应灵敏度以及随机振动对结构的影响，反向限位结构可有效约束质量块的最大位移，提高质量块
硕士学位论文硅基光逻辑控制系统后坐保险机构关键技术研究3（a）（b）图1.2北京大学MEMS惯性传感器南京理工大学席占稳、聂伟荣课题组自“十五”以来一直从事MEMS相关技术研究。孔南研究设计了一种镍基MEMS万向传感器[16]，其径向阈值为400g-566g，轴向阈值为649g。为观测开关在高冲击载荷下的动态响应过程，YunCao设计了一套基于高速摄影机的光学测量系统，并研究了高冲击载荷与开关动态响应时间、接触时间的关系[17-18]，其SEM照片如图1.3（a）所示。周织建等人设计了一种闭锁式MEMS惯性接电开关[19-20]，开关闭合信号用于触发电源向外部电路供电。黄刘、沈腾等人设计了一种可自恢复的微流体惯性开关[21-22]，该惯性开关以嫁铟作为开关液滴，其实物如图1.3（b）所示。李雯迪设计了一种适用于中大口径榴弹的MEMS引信保险机构，该安全和解除保险机构将机械结构、电路系统融合在一起，依靠后坐载荷、离心力以及地理位置信息解除各级保险[23]。（a）万向开关（b）微流体开关图1.3南京理工大学MEMS技术研究上海交通大学微纳米国家重点实验室主要从事镍基MEMS相关技术的研究。QihuangZhang等设计了一种横向驱动的MEMS惯性开关[24-25]，其SEM照片如图1.4（a）所示。该开关设计有多组限位结构，套筒限位结构可有效降低敏感方向外的响应灵敏度以及随机振动对结构的影响，反向限位结构可有效约束质量块的最大位移，提高质量块
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS悬臂卡锁式后坐保险机构[J]. 李雯迪,聂伟荣,席占稳,陈海峰. 探测与控制学报. 2018(01)
[2]齿形结构的长脉冲敏感型微加速度开关[J]. 步超,聂伟荣,罗乔,周织建. 光学精密工程. 2016(11)
[3]微机电技术在引信中的应用综述[J]. 王辅辅,娄文忠. 探测与控制学报. 2016(03)
[4]抗高过载微流体惯性开关[J]. 黄刘,聂伟荣,王晓锋,沈腾. 光学精密工程. 2016(03)
[5]MEMS平面S型锥形弹簧的特性分析研究[J]. 周织建,聂伟荣,席占稳,王晓锋,程建建. 微电子学. 2014(04)
[6]基于弹性支撑结构的微机械滑块闭锁机构[J]. 范晨阳,田中旺,王发林,张聪. 探测与控制学报. 2014(01)
[7]改善强度的MEMS隔爆机构悬臂梁和卡头[J]. 田中旺,赵旭,宋永强,刘占恒,李晓杰. 探测与控制学报. 2011(05)
[8]火箭弹引信MEMS后坐保险机构[J]. 王晓霞,牛兰杰,赵旭. 科学技术与工程. 2011(11)
[9]MEMS镍平面弹簧非线性力学性能仿真及研究[J]. 隋灵禾,戴旭涵,王佩红,赵小林. 微纳电子技术. 2010(12)
[10]引信MEMS延时保险机构性能仿真分析[J]. 徐伟,李志超,王炅. 微纳电子技术. 2010(12)
博士论文
[1]高性能MEMS惯性器件工程化关键技术研究[D]. 邢朝洋.中国航天科技集团公司第一研究院 2017
[2]非硅MEMS万向惯性开关设计与动态可视化测试方法研究[D]. 曹云.南京理工大学 2017
[3]非硅高g值微机械加速度开关设计基础研究[D]. 周织建.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]可识别载荷方位的MEMS万向惯性开关设计[D]. 孔南.南京理工大学 2017
[2]微机械加速度闭锁开关设计与可靠性研究[D]. 步超.南京理工大学 2017
[3]高深宽比硅通孔的制作与填充技术[D]. 余成昇.合肥工业大学 2016
[4]微机械惯性闭锁开关设计[D]. 程建建.南京理工大学 2014
[5]单轴敏感MEMS惯性开关的优化设计和制作[D]. 蔡豪刚.上海交通大学 2009
本文编号：3613695
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大连理工
硕士学位论文硅基光逻辑控制系统后坐保险机构关键技术研究3（a）（b）图1.2北京大学MEMS惯性传感器南京理工大学席占稳、聂伟荣课题组自“十五”以来一直从事MEMS相关技术研究。孔南研究设计了一种镍基MEMS万向传感器[16]，其径向阈值为400g-566g，轴向阈值为649g。为观测开关在高冲击载荷下的动态响应过程，YunCao设计了一套基于高速摄影机的光学测量系统，并研究了高冲击载荷与开关动态响应时间、接触时间的关系[17-18]，其SEM照片如图1.3（a）所示。周织建等人设计了一种闭锁式MEMS惯性接电开关[19-20]，开关闭合信号用于触发电源向外部电路供电。黄刘、沈腾等人设计了一种可自恢复的微流体惯性开关[21-22]，该惯性开关以嫁铟作为开关液滴，其实物如图1.3（b）所示。李雯迪设计了一种适用于中大口径榴弹的MEMS引信保险机构，该安全和解除保险机构将机械结构、电路系统融合在一起，依靠后坐载荷、离心力以及地理位置信息解除各级保险[23]。（a）万向开关（b）微流体开关图1.3南京理工大学MEMS技术研究上海交通大学微纳米国家重点实验室主要从事镍基MEMS相关技术的研究。QihuangZhang等设计了一种横向驱动的MEMS惯性开关[24-25]，其SEM照片如图1.4（a）所示。该开关设计有多组限位结构，套筒限位结构可有效降低敏感方向外的响应灵敏度以及随机振动对结构的影响，反向限位结构可有效约束质量块的最大位移，提高质量块
硕士学位论文硅基光逻辑控制系统后坐保险机构关键技术研究3（a）（b）图1.2北京大学MEMS惯性传感器南京理工大学席占稳、聂伟荣课题组自“十五”以来一直从事MEMS相关技术研究。孔南研究设计了一种镍基MEMS万向传感器[16]，其径向阈值为400g-566g，轴向阈值为649g。为观测开关在高冲击载荷下的动态响应过程，YunCao设计了一套基于高速摄影机的光学测量系统，并研究了高冲击载荷与开关动态响应时间、接触时间的关系[17-18]，其SEM照片如图1.3（a）所示。周织建等人设计了一种闭锁式MEMS惯性接电开关[19-20]，开关闭合信号用于触发电源向外部电路供电。黄刘、沈腾等人设计了一种可自恢复的微流体惯性开关[21-22]，该惯性开关以嫁铟作为开关液滴，其实物如图1.3（b）所示。李雯迪设计了一种适用于中大口径榴弹的MEMS引信保险机构，该安全和解除保险机构将机械结构、电路系统融合在一起，依靠后坐载荷、离心力以及地理位置信息解除各级保险[23]。（a）万向开关（b）微流体开关图1.3南京理工大学MEMS技术研究上海交通大学微纳米国家重点实验室主要从事镍基MEMS相关技术的研究。QihuangZhang等设计了一种横向驱动的MEMS惯性开关[24-25]，其SEM照片如图1.4（a）所示。该开关设计有多组限位结构，套筒限位结构可有效降低敏感方向外的响应灵敏度以及随机振动对结构的影响，反向限位结构可有效约束质量块的最大位移，提高质量块
【参考文献】：
期刊论文
[1]MEMS悬臂卡锁式后坐保险机构[J]. 李雯迪,聂伟荣,席占稳,陈海峰. 探测与控制学报. 2018(01)
[2]齿形结构的长脉冲敏感型微加速度开关[J]. 步超,聂伟荣,罗乔,周织建. 光学精密工程. 2016(11)
[3]微机电技术在引信中的应用综述[J]. 王辅辅,娄文忠. 探测与控制学报. 2016(03)
[4]抗高过载微流体惯性开关[J]. 黄刘,聂伟荣,王晓锋,沈腾. 光学精密工程. 2016(03)
[5]MEMS平面S型锥形弹簧的特性分析研究[J]. 周织建,聂伟荣,席占稳,王晓锋,程建建. 微电子学. 2014(04)
[6]基于弹性支撑结构的微机械滑块闭锁机构[J]. 范晨阳,田中旺,王发林,张聪. 探测与控制学报. 2014(01)
[7]改善强度的MEMS隔爆机构悬臂梁和卡头[J]. 田中旺,赵旭,宋永强,刘占恒,李晓杰. 探测与控制学报. 2011(05)
[8]火箭弹引信MEMS后坐保险机构[J]. 王晓霞,牛兰杰,赵旭. 科学技术与工程. 2011(11)
[9]MEMS镍平面弹簧非线性力学性能仿真及研究[J]. 隋灵禾,戴旭涵,王佩红,赵小林. 微纳电子技术. 2010(12)
[10]引信MEMS延时保险机构性能仿真分析[J]. 徐伟,李志超,王炅. 微纳电子技术. 2010(12)
博士论文
[1]高性能MEMS惯性器件工程化关键技术研究[D]. 邢朝洋.中国航天科技集团公司第一研究院 2017
[2]非硅MEMS万向惯性开关设计与动态可视化测试方法研究[D]. 曹云.南京理工大学 2017
[3]非硅高g值微机械加速度开关设计基础研究[D]. 周织建.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]可识别载荷方位的MEMS万向惯性开关设计[D]. 孔南.南京理工大学 2017
[2]微机械加速度闭锁开关设计与可靠性研究[D]. 步超.南京理工大学 2017
[3]高深宽比硅通孔的制作与填充技术[D]. 余成昇.合肥工业大学 2016
[4]微机械惯性闭锁开关设计[D]. 程建建.南京理工大学 2014
[5]单轴敏感MEMS惯性开关的优化设计和制作[D]. 蔡豪刚.上海交通大学 2009
本文编号：3613695
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