Fluent基于微通道流体接电开关的结构设计和性能分析(2)
时间:2018-04-08 23:21 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
由于微惯性开关的敏感物理值是加速度，应用MEMS技术的微惯性开关不需要额外驱动源来控制，并且具有微型化、高效率、低功耗、高可靠性等优点。但是传统的MEMS微机械惯性开关多是采用机械结构，这种传统的惯性开关利用外部惯性力作为驱动源，通过梁的弯曲来使触点接触，从而输出开关信号[ ]。MEMS微机械惯性开关能够在很小的结构空间内，集成大量的信号处理器件，具有高度集成化的特点。但是这种惯性开关通常采用金属触点，接触电阻会很大，并且金属触点在工作过程中容易出现表面氧化现象，会直接影响惯性开关的性能[ ]。随着MEMS微惯性开关尺寸的不断缩小，这些缺点会越来越显著，需要一种新的基于MEMS技术的惯性开关。 本文正是以MEMS技术在引信中的应用为背景，为适应未来引信小型化和智能化的发展趋势，设计一种基于微流体通道的引信用流体接电开关。 1.2 MEMS技术综述 1.2.1 MEMS基本概念 MEMS是英文Micro Electro Mechanical Systems的缩写，即微电子机械系统，是随着半导体技术不断发展而出现的，是在微米/纳米尺度上的一种先进的制造技术。MEMS技术多采用半导体技术中的光刻、腐蚀、薄膜等一系列的现有技术和材料，就目前的半导体技术来说，MEMS的微观结构基本上是可实现的[ ]。与传统机械系统相比，MEMS系统具备以下优势： 1) 微型化和多功能化：因为加工是在微米/纳米尺度上进行的，加工出来的器件的尺寸一般保持在微米级。在这个尺度上可以很好的节省空间，能在很小的面积上集成大量的微型器件，增加结构的功能。 2) 成本低：由于器件的生产需要的条件基本相似，可以集中生产,有利于降低成本，实现规模效益。 3) 高可靠性：采用成熟的技术，在很小的面积上集成很多的器件，由于距离很短，受外界干扰很小，各个器件之间能很好地协调功能，提高了结构的可靠性。 1.2.2 MEMS技术在引信上的应用 美国已经在海军5.25in鱼雷中采用了MEMS技术，在一定的空间内增加了传感器的数量，能够精确地追踪水下运动的敌方目标，提高了鱼雷的精确度。美国陆军的大口径单兵空爆弹药、小口径的迫击炮弹药上也引入了MEMS引信技术, 通过使用更小的引信，变向增加主装药的装填量，提高弹药的威力[ ]。 近年来，俄罗斯和美国都在新一代的远程导弹大力引入MEMS技术，在导航部分增加多组MEMS技术制造的测量系统，同时GPS接收器的也集成更多的器件，从而实现远程导弹的精确打击。 在子弹方面，美国的洛克希勒公司正在研发一种能够变向的子弹，里面所采用的引信也是基于MEMS技术的，已经能够在靶场进行试验了，但是离装备部队还有段时间。 1.3 MEMS流体惯性开关的研究现状 1.3.1 国外研究现状 1.3.2 国内研究现状 1.4 本文的主要工作 本论文主要进行微通道流体接电开关的结构设计以及性能分析，本文所要求的的环境是中大口径、发射过载低于4000g的引信环境。为了设计出符合要求的MEMS流体开关，需要完成以下工作： 1) 阅读有关引信的文献，了解中大口径的机电引信的发射环境，熟悉能够影响引信特性的有关因素，在了解有关MEMS流体开关文献的基础上，结合引信应用的环境，对微通道流体开关有一个初步的构想。 2) 学习流体力学的有关知识，了解微观尺度下惯性力、粘滞力、表面张力等力对流体的影响，明确MEMS流体开关的原理，再根据发射过载确定微通道的尺寸范围，并且确定所选用的流体。 (责任编辑：qin) |