刷片式微过载开关的设计

设计了一种刷片式微过载开关,其结构由绝缘基底、检测质量块、折叠梁、电刷臂、导电片及盖板组成;电刷臂上施加了预压力使之与导电片可靠接触.在外界加速度作用下,检测质量块发生位移,带动电刷臂在导电片上滑动,可实现常开状态的接通,也可实现常闭状态的断开.利用有限元软件ANSYS对开关结构进行了仿真分析,确定了合适的结构参数,提出了加工方案.     

微惯性开关设计技术综述

微惯性开关作为微惯性传感器中的一类特殊器件在设计方面因应用背景的差异存在多种技术方案。通过描述惯性开关的工作原理和分类,介绍了国内外微惯性开关的研究概况,针对线性低g值微惯性开关闭合接触力小,触点接触弹跳,硅基导电性较差等共性问题进行了分析和讨论,提出了引入静电力或磁力以增大接触力,采用柔性接触结构以实现平稳接触,采用硅金属化工艺以实现良好的导电性等解决办法,可供微惯性开关结构设计时参考。     

四个余弦形悬臂梁支撑的惯性力致动双稳态开关

基于双稳态机构精密定位特性,提出一种惯性力致动双稳态开关方案.该双稳态开关由四个初始形态为余弦形的悬臂梁及其支撑的质量块构成,质量块敏感阈值加速度后跳变到另一稳态,与触点接触实现开关导通.通过有限元法对比分析余弦形和圆弧形双梁机构在实现双稳态功能上的差异.采用湿法腐蚀钼片制作原理样品,其中余弦形双梁机构样品具有双稳态效应和闭合锁定功能.经离心测试,开关闭合阈值加速度为15gn,闭合电阻为2 Ω;冲击实验表明在脉宽12 ms幅度50 gn的半正弦冲击下样品不会闭合;振动实验表明样品可通过三个方向各5 min的量级为0.2gn2/Hz的振动测试而不破坏.     

准LIGA微加速度开关的研制

阐述了一种主要由质量块、折叠梁结构、触点电极和自锁／解锁机构组成的微型加速度开关的研制过程。设计过程中采用有限元软件Ansys进行结构模拟计算，确定了合适的结构参数；以硼硅玻璃为基底，采用准LIGA和牺牲层技术，分三层制作完成。经测试，开关性能较好，满足设计要求。     

基于阿基米德螺旋线的低g值微惯性开关

低g值惯性开关是一种对线加速度敏感并在施加的加速度作用下完成闭合的惯性装置。由于微小尺寸的限制,低g值(1-30 g)惯性开关只能设计为微质量块和低刚度支撑梁的结构。为了获得低刚度,设计了基于阿基米德螺旋线的平面螺旋梁结构。微开关由一个带触点的基座、一个惯性敏感单元以及框架和封盖组成。惯性敏感单元则由一个居中的质量块和支撑它的螺旋梁组成。在加速度作用下可动的质量块发生位移,与其下的触点接触,实现开关的闭合。惯性敏感单元采用有限元软件ANSYS进行分析,采用UV-LIGA工艺制作。进行了离心试验以获得低g值惯性开关的闭合门限。经3次测试,闭合门限值分别为21.22,21.39和21.20g,平均值为21.27g。测试结果表明,低g值惯性开关具有0.5g的闭合精度,多次测试重复性较好。     

基于毛细管阀的微流体惯性开关建模与仿真

介绍了一种用水银液滴在变矩形截面的硅微通道中以流动的方式实现导通的微流体惯性开关,开关的加速度阈值决定于毛细管阀的几何形状、尺寸以及水银微液滴的体积等因素。基于Young-Laplace方程,结合水银液滴的运动特性和微阀门的具体结构,阐述了微流体惯性开关的工作机理,推导出了阈值计算公式。用MATLAB软件分析了微通道结构参数与系统阈值的关系,并用CoventorWare软件建立了微流体开关的三维结构模型,采用分离拉格朗日VOF方法描述水银液滴自由表面的迁移过程。对10g加速度作用下的瞬态过程进行仿真,结果表明开关的响应时间约为10ms。     

准LIGA微加速度开关的研制

阐述了一种主要由质量块、折叠梁结构、触点电极和自锁 /解锁机构组成的微型加速度开关的研制过程。设计过程中采用有限元软件Ansys进行结构模拟计算 ,确定了合适的结构参数 ;以硼硅玻璃为基底 ,采用准LIGA和牺牲层技术 ,分三层制作完成。经测试 ,开关性能较好 ,满足设计要求     

准LIGA微加速度开关的研制

阐述了一种主要由质量块、折叠梁结构、触点电极和自锁/解锁机构组成的微型加速度开关的研制过程.设计过程中采用有限元软件Ansys进行结构模拟计算,确定了合适的结构参数;以硼硅玻璃为基底,采用准LIGA和牺牲层技术,分三层制作完成.经测试,开关性能较好,满足设计要求.     

硅微加速度传感器的对称梁岛结构设计

采用有限元方法，针对硅微加速度传感器的对称梁岛结构进行了力学特性分析，通过分析得出了该结构的尺寸对其位移量、谐振频率及模态振型的影响规律，为此类加速度传感器的设计提供参考。     

微加速度开关在高冲击环境中的防护技术研究

加速度开关是感受加速度并输出开关信号的一类惯性器件。基于MEMS技术研制的微加速度开关需要感受的加速度值远低于其承受的环境冲击加速度值。在高冲击环境中,微加速度开关自身的防护成为一大难题。分析了高冲击环境下器件的失效机理,从材料、结构和封装等方面介绍了3种防护措施,即,采用韧性金属材料替代脆性硅材料制作开关芯片、采用缓冲材料灌封开关芯片和引线、采用不锈钢制作封装壳体,3种措施成功地解决了微加速度开关自身的高冲击防护问题,试验证明防护措施十分有效。