复合量程加速度计在炮射导弹中的研究及应用

针对炮射导弹在发射、飞行时的特殊环境,安装多个传感器所产生的测量信号位置误差等问题,设计研究了复合量程微加速度计。对其内部结构及外围的温度补偿电路进行分析。通过仿真得出复合量程微加速度计的外壳结构可以承受20 000 g的冲击,并用实验验证复合量程微加速度计适合测量炮射导弹发射时的冲击测量。在炮射导弹上具有良好的应用价值。     

复合量程微加速度计封装的设计仿真与测试

针对复合量程微加速度计的封装设计与测试的理论、仿真分析和具体试验测试三个方面进行了详细论述,最终确定出最佳的封装方案。理论分析主要通过对几种典型MEMS封装类型特点的比较,确定了最优的封装类型为陶瓷封装。仿真分析主要通过ANSYS软件进行复合量程加速度计热应力仿真,确定了复合量程加速度计的陶瓷封装管壳的厚度。通过静态特性测试及动态特性测试等进一步验证了该封装结构具有抗过载能力。     

微加速度计多失效模式可靠性分析

以梳齿式电容微加速度计为研究对象,开展考虑刚度失效、黏附失效等多个失效模式共同作用下的可靠性分析。首先,建立表征各失效模式的数学模型;并利用结构可靠度方法进行各失效模式的可靠性分析。然后,进行各失效模式的相关性分析,获得相关系数矩阵。最后,以各失效模式可靠性结果和相关系数矩阵为输入,建立微加速度计多失效模式可靠性分析模型;并进行相应的可靠性分析。一方面给出了微加速度计的可靠度,用于判别微加速计是否满足可靠度要求;另一方面给出了微加速度计各失效模式和各随机变量的量化的重要度排序,用于确定具有针对性的可靠性提高措施。     

静电力反馈微加速度计的模拟控制器优化

静电力反馈微加速度计在突然受较大加速度冲击后出现振荡失效,严重影响工作可靠性。为查明失效原因,优化设计以保证全工作范围内稳定性,研究了系统动特性随外界加速度的变化。将静电刚度引入以分析失效原因,并根据分析结果提出模拟控制器的改进方案。S IMUL INK对比仿真的结果和电测法对比实验的结果确认了对失效原因的判断,验证了改进方案的可行性。工程实际中,该文提出的分析与优化方法可以指导此类加速度计的可靠性设计,通过选择合理的控制器网络形式和参数,避免加速度计受冲击后振荡失效。     

高过载微型加速度计结构设计及数值模拟

为检测高膛压火炮膛内弹丸运动加速度的时间变化规律,该文依据性能较优的电容式微型加速度计的测量原理,提出了一种高过载微型加速度计的结构设计方案,其弹性元件的动极板采用多根直梁支撑的形式,建立了该弹性元件的力学模型,并进行了有限元模拟。结果表明:该微型加速度计的量程为1.33×105g,具有较好的抗过载能力,加速度计弹性元件的固有频率约为250 kHz。     

静电悬浮微机械加速度计设计

设计了一种基于静电悬浮原理的微机械加速度计。它采用三明治结构的微敏感元件,电容式位移检测方案及静电力悬浮控制方案。着重对敏感元件的主要结构设计、参数的选取、支承静电力的计算以及量程极限、精度极限等问题进行了分析,表明在目前技术条件下,可以实现量程约5g,精度为10-5g的悬浮微加速度计。设计并加工出一种圆环形结构的敏感元件,已实现了Z轴方向的静电悬浮及加速度测量,证明设计方案是可行的,进一步研究可实现三轴悬浮加速度计。     

厚膜混合集成MEMS电容式加速度计

设计了电容式加速度计的信号检测电路。与电容式加速度计表头进行了联调和测试。并进行了标定。为减小体积。提高电容式加速度计的检测精度，采用了厚膜混合集成技术．将检测电路和电容式加速度计集成于一体。最后进行了电路测试和性能测试。     

静电力反馈微加速度计的吸合失效

静电力反馈微加速度计的敏感质量与固定结构部分因静电力作用发生吸合失效,严重影响加速度计的可靠性。为根本解决吸合问题,分析了加速度计在开环、闭环的不同工作状态下发生吸合的机理,推导出由静电力、机械刚度和止挡间隙等参数确定的3个稳定条件,用于判断吸合是否发生。实验证明了稳定条件是正确的。工程实际中,3个稳定条件可以指导此类加速度计的可靠性设计,通过选择合理的机械及电气参数,可以完全避免发生吸合失效。     

基于冲击衰减的竞争失效可靠性分析模型

针对经受竞争失效的机械产品其突发失效过程中冲击存在衰减的现象,根据冲击信号的衰减特性,提出了基于衰减冲击模型的竞争失效可靠性分析计算方法.该方法首先考察具有周期性和随机性特点的两类衰减冲击过程,利用指数函数描述其衰减规律,探讨冲击作用时所产生的冲量.在此基础上构建冲击所造成的损伤与冲量之间的量化模型,通过Wiener过程对连续退化进行描述,进一步推导产品在失效相关模式下的竞争失效可靠性分析模型.最后通过算例比较研究了考虑冲击衰减与否对可靠性评估的差异,为产品可靠性设计提供参考.     

MEMS微悬臂梁在冲击环境下的可靠性

由于MEMS器件的可靠性成为MEMS产品商业化过程中一个重要问题,而冲击断裂是导致器件失效的一个重要原因。本文主要研究多晶硅微悬臂梁在冲击条件下的可靠性,文中阐述了断裂失效机理,并使用应力-强度模型对可靠度进行建模。通过实验统计在各种加速度冲击下的可靠度,并将实验实测值与理论值进行对比。