Cu箔晶体微观形貌对爆炸箔起爆器的性能影响试验研究

为研究Cu箔微观形貌及内部晶体组织结构对爆炸箔起爆器（Exploding Foil Initiator,EFI）性能的影响规律,采用闭合场非平衡磁控溅射离子镀技术和Lift-Off刻蚀法,在150,450 W和800 W溅射功率条件下制备了3种不同晶体形貌的Cu箔,并开展相应爆炸箔（Exploding Foil,EF）电爆炸性能,飞片速度以及EFI发火性能的试验研究。试验结果表明：3种溅射功率对应样品的平均晶粒尺寸分别为19.6~36.7nm,41.5~62.9 nm和58.6~80.2 nm,表面平均粗糙度分别为6.7,16.9 nm和46.2 nm,附着力分别为42.436,55.569 mN和71.135 mN。溅射功率为800 W时制备的Cu箔晶粒尺寸最大且分布最均匀,晶粒沉积致密平整,晶界较少,表面粗糙度最大,附着力最强,Cu（1 1 1）晶面的衍射峰最高,相应EF的电阻值和电感值最小,电爆炸能量利用率和飞片速度最高,集成的EFI 50%发火感度比溅射功率为450 W和150 W获得的样品分别高19.1%和22.6%。     

平面开关与爆炸桥箔的集成设计及研究

为了进一步减小爆炸箔起爆器系统体积,并降低生产成本,采用离子刻蚀的方法,设计并制备了一种集成平面开关的爆炸桥箔.其电爆炸性能测试结果表明:集成平面开关爆炸桥箔的放电参数与采用火花隙开关的参数—致性较好,该桥箔制备工艺简单、成本低,更有利于系统集成,缩小EFIs的体积.     

低温共烧陶瓷爆炸箔起爆芯片的设计、制备与发火性能

采用低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics,LTCC)工艺实现了爆炸箔起爆芯片的一体化集成制备。采用丝网印刷的方式制备了厚度为5μm的Au桥箔(300μm×300μm);采用25μm和50μm两种厚度的生瓷片作为爆炸箔起爆芯片的飞片,设计了圆形(Ф=400μm)和方形(L×W=300μm×300μm)的两种加速膛形状的爆炸箔起爆芯片。在0.22μF电容放电条件下,研究了Au桥箔的电爆性能。通过光子多普勒测速技术分析了陶瓷飞片的速度特征及其运动过程中的形貌。结果表明,在发火电压1.8 kV下,Au桥箔的能量利用率最大;飞片的终态速度随着发火电压的增加而增大;在相同的发火条件下,飞片经方形加速膛加速后的出口速度比圆形加速膛高出106～313 m·s~(-1);另外,陶瓷飞片越厚,飞片在飞行过程中的运动形貌保持得越完整。该工艺制备的爆炸箔起爆芯片可成功点燃硼/硝酸钾(BPN)点火药,并起爆六硝基芪(HNS)炸药。LTCC爆炸箔起爆芯片(50μm厚陶瓷飞片,圆形加速膛)的最小点火电压为1.4 kV,最小起爆电压为2.5 kV。     

爆炸平面开关的设计及研究

为了进一步减小爆炸箔起爆器系统体积,并降低生产成本,设计并制备了一种爆炸平面开关,并对该爆炸平面开关的电极间隙和放电特性进行研究.结果表明:随着间隙电极的间隙距离减小,其开关的作用时间缩短;对于同一起爆电压的爆炸平面开关,随着放电电极间隙的增大,其冲击片雷管的爆发电流呈下降趋势.     

PCB基密封并联平面触发火花隙开关的设计及性能

为了提高爆炸箔起爆系统(exploding foil initiator system,EFIs)的作用可靠性,减小系统体积、降低系统成本,采用印制电路板(printed circuit board,PCB)工艺设计了一种密封并联平面触发火花隙开关(planar triggered spark-gap switch,PTS).根据三电极的结构设计参数,采用PCB工艺批量制备了PTS,单只并联PCB-PTS的尺寸为13.5 mm(l)×7.5 mm(w)×2.5 mm(h).基于显微计算机断层扫描重建了开关的立体和断面图像,结果显示PCB工艺满足开关的加工精度需求.开展了电极间隙的静电场分布仿真以解释开关的导通过程,并且据此计算了开关的理论自击穿电压(self-breakdown voltage,USB).开关的电气性能测试表明:(1)并联PCB-PTS的USB略低于理论计算值,约为2000 V;(2)在大约50％～95％的USB范围内开关均能被可靠触发工作,并且电流上升时间稳定在约121.8 ns,峰值电流大于1500 A,满足EFIs的使用特性需求.最后,将该开关应用于爆炸箔起爆器(exploding foil initiator,EFI)进行发火实验,在0.22μF/1400 V的放电条件下,成功起爆了HNS-Ⅳ炸药.     

硅集成爆炸箔组件起爆HNS-IV试验研究

基于MEMS加工技术,设计制造了一种以硅为基底的集成爆炸箔组件.利用该爆炸箔组件,进行了起爆HNS-IV炸药的试验研究.结果表明,设计制造的爆炸箔组件参数合理,在3.5kA电流条件下可以起爆HNS-IV炸药.     

爆炸箔起爆器作用机理研究进展

从金属桥箔电爆炸、电爆炸驱动飞片和飞片冲击起爆炸药三个方面,综述了爆炸箔起爆器作用机理的研究进展。认为:爆炸箔起爆器在分段式电阻率模型、先进飞片测速技术、基于能量转化系数的电爆炸驱动飞片速度计算模型和基于临界起爆判据的感度预测等方面取得了重要进展,获得了一些规律性认识,一定程度上促进了其低能化设计。指出:小尺寸条件下电爆炸驱动飞片过程中的能量耗散及飞片烧蚀的定量描述、飞片在飞行中的瞬时形态、爆炸箔起爆器小尺寸装药的非理性爆轰性能预测、波阵面后微流场观测技术将成为爆炸箔起爆器未来研究的重点。     

爆炸箔起爆系统初始电阻对爆发电流和飞片速度影响的数值模拟

研究了电爆炸箔起爆系统起爆回路初始电阻对爆发电流和冲击片雷管飞片速度的影响规律，分析了影响电爆炸箔起爆系统体系的因素，为在可靠发火条件下降低起爆系统体积提供设计参考。     

单桥双驱爆炸箔起爆技术研究

对单桥双驱爆炸箔起爆技术的可行性及特点进行了初步分析与研究。利用爆炸箔电爆炸过程中双向驱动飞片的特性,设计了一种爆炸箔双向起爆结构,并对其起爆HNS-Ⅳ炸药的性能进行了试验研究。结果表明,在可靠发火能量1.2J的前提下,双向起爆同步精度达到了纳秒级,实测范围在40～68ns之间。     

直列式爆炸箔点火及相关技术研究进展

从直列式点火系统构成、许用点火药硼-硝酸钾（Boron-Potassium Nitrate, BPN）的燃烧机理和新制备工艺以及国内外直列式爆炸箔点火相关标准三个方面,综述了直列式爆炸箔点火及相关技术的发展现状及应用。直列式点火系统有多功能多任务需求,因此作为控制模块的电子安全与解除安保装置呈现出编程寻址、多点协同的发展趋势,系统中各元件通过小型化和低能化减少系统装置所占空间。BPN通过新制备工艺进行组分粒度微纳米化,生成核壳结构,优化BPN燃烧性能、吸湿性和安定性等。总结并对比了国内外直列式爆炸箔点火相关标准。分析了直列式爆炸箔点火尚需研究的问题：冲击片直接点火BPN机理和BPN组分粒度对冲击点火感度的影响;BPN隔板点火的影响因素和规律;多种隔板点火结构的性能比较;BPN新制备方法及其对性能的优化。     

环氧树脂高压平面固体开关研究

本研究首先使用Maxwell仿真软件对环氧树脂固体开关的可行性进行分析,然后利用微电子机械加工技术,使用环氧树脂作为开关的固体材料制得固体开关。对环氧树脂固体材料的热稳定性,以及开关的静态自由击穿电压、开关延迟时间进行测试,并对触发后的空气开关与固体开关形貌进行对比。结果表明:环氧树脂可以承受300℃的高温;在主电极和触发电极距离0.08mm、触发电压2 000V条件下,高压固体开关可被触发;相同尺寸的固体开关比空气开关耐压400~600V,开关延迟时间约20ns;触发后的固体开关损伤严重,不能重复使用。     

基于非硅微制造工艺的爆炸箔起爆器研究

为了实现爆炸箔起爆器的集成化和批量化制备,研究了爆炸箔起爆器非硅微制造工艺技术。采用磁控溅射和光刻技术制备了桥箔,通过紫外厚胶技术在桥箔上制备了聚甲基丙烯酸甲酯光刻胶飞片层,并利用SU-8光刻胶集成制造了加速膛,划片后一个衬底上制备了268个爆炸箔起爆器组件,每个组件的体积为0.018 cm³. 集成后的爆炸箔起爆器50%发火感度为2 185 V. 试验了爆炸箔起爆器组件的耐高温性能,结果表明在160 ℃下经历50 h以后,爆炸箔起爆器组件依然可以正常起爆Ⅳ型六硝基菧炸药柱。     

超微型电动机在微小型侦察设备中的应用研究

微机电系统（MEMS）是目前国际上正在发展的新兴学科，超微型电动机是微机电系统中的关键器件，对其实用化技术的研究具有非常重要的意义。文中介绍了其在微小型侦察设备中应用的关键技术。利用AT89C51单片机实现将细分驱动控制技术应用于实时跟踪系统中的直注以于刷电机控制，提高了控制精度，对控制系统的硬件和软件进行了详细分析，研制的系统达到预期的目标。     

MEMS航空微时代

MEMS（Micro Electron Mechanic Systems）技术是从专用集成电路（ASIC）技术发展过来的,已经在电子产品、汽车工业、机械、化工及医药等各领域得到广泛的应用。近年来,MEMS器件在航空领域的应用越来越受到各国重视。本文首先介绍了MEMS加速度计、MEMS陀螺仪、MEMS—IMU惯性导航组合系统等目前在航空领域有一定应用前景的MEMS传感器,对这些传感器在国外的应用研究进行了汇总,最后,介绍国内已有初步进展的MEMS传感器设计应用,并指出我国的航空微时代的研究方向。     

一种新型的MEMS单矢量水听器研究

依据压阻效应原理，利用微电子机械系统( MEMS)制作技术设计并制作出一种新型的水声接收换能器-MEMS单矢量水听器，期望利用敏感材料的压阻效应以及水听器精巧的微结构，实现矢量水听器的低频特性和小型化。通过有限元软件ANSYS对水听器微结构进行了静态仿真，利用MEMS微机械加工工艺制作出水听器微结构并对水听器进行了封装，采用振动台标定和水下驻波场测试相结合的方法完成了水听器的测试。测试结果表明：结合压阻效应原理和MEMS技术制作矢量水听器具有可行性。该水听器不但体积小、质量轻、结构简单，而且具有“8”字型的指向特性，单个水听嚣就能对水下水平面内的声源目标进行定向探测。     

CMOS兼容高Q值微机电系统悬浮片上螺旋电感

利用微机电系统（MEMS）表面微加工技术设计并制作了一种应用于无线电引信射频前端的CMOS兼容高Q值悬浮片上螺旋电感。电感的制作工艺在热预算和材料选择上均具有良好的CMOS兼容特性。通过采用铜金属悬浮线圈结构减小了片上螺旋电感损耗因素,显著提高了片上螺旋电感Q值。采用电磁场有限元分析软件HFSS对该电感模型进行了仿真研究,完成了悬浮片上螺旋电感的制备并进行了测量。测量结果表明：所设计的CMOS兼容MEMS悬浮片上螺旋电感Q值在1～7.6GHz测量频段均大于20,在7.4 GHz频段最大值达到了38.     

程控高压真空器件老化台的研制

程控高压真空器件老化台由可调直流高压电源、储能器、高压脉冲变压器、高压开关、触发器、控制器、工控机、程控真空计、打印机、存贮示波器、限流电阻箱、极性转换器、高压击穿判别及高压脉冲分压器等构成.以高压真空器件内真空度和高压击穿为判据,决定高压脉冲电压幅度和限流电阻的增减,自动控制老化工艺过程.     

形状记忆合金在引信上应用的研究

引信小型化是引信的发展方向，但由于引信的体积很小，不可能采用通常的方法进行引信的设计和制造。因此引信技术与微机电系统（MEMS）技术的结合势在必行，根据形状记忆合金可记忆的特点，提出了一套将其应用到引信上的研究方法与技术路线。对实现引信安全系统的控制及弹道修正，改善引信的性能大有好处。     

微机电系统陀螺仪随机漂移误差建模与滤波研究

随机漂移是微机电系统(MEMS)陀螺的主要误差,建立其数学模型并在输出中加以补偿是抑制该项误差、提高MEMS陀螺精度的有效方法。采用Allan方差对MEMS陀螺实测数据进行了分析,并采用时间序列分析法建立了随机漂移模型。根据建立的漂移模型,就如何利用Kalman滤波抑制随机漂移误差进行了分析和研究。     

集成微光机电密码锁概念设计

给出了集成微机光电的概念、应用背景和设计时遵循的原则,建立了集成微机光电密码锁的结构模型,分析了基本工作单元的工作原理,指出了集成微机光电密码锁用光开关和激光器所需考虑的技术指标.还结合文献报导及现有技术状况,分析了几种可能用在集成微机光电密码锁编码机构中的光开关,指出在现有技术状况下MEMS光开关是最理想的被选对象.