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引信作为武器系统中的一个重要组成部分，它主要由目标探测与发火控制系统、安全系统、爆炸序列、能源等组成[1]。现在引信的微型化、智能化、灵巧化的发展方向要求引信的成本更加低廉而性能特性更加优秀。

引信惯性开关是一种应用在武器系统中、作用在引信电源及其后续供电电路之间、实现引信电源对后续供电电路供电控制的装置。它要求在储存及勤务处理环境下不能闭合，处于断开状态；在正常发射环境下能够可靠闭合，处在接通状态。为了实现该功能，惯性开关需要具备区分两种环境的能力。在勤务处理环境中，弹药从高处坠落到钢板或水泥地上，引信收到作用时间短，峰值大的冲击下能需保证开关处于断开状态；在发射环境下，引信收到后坐力的作用，其峰值比跌落峰值小，但是作用时间比跌落时长得多。开关在此环境作用下实现闭合并保持闭合状态。

MEMS技术具有微型化、集成化、智能化等特点，可将多种器件集成一体，不仅能感知和处理信息，还能通过机构的动作对系统进行控制，体积小，重量轻。这些特点恰恰适应了引信的要求，使得引信最能显示MEMS技术的独特优越性，引信中应用MEMS技术，不仅可以减小引信系统的重量和体积，还可以提高引信系统的功能，减小设计难度，MEMS技术给引信带来了广阔的发展空间[2]。

1.2  MEMS技术介绍

微机电系统是（micro Electro Mechanical Systens,MEMS）是利用集成电路制造技术与微加工制造技术把微结构、微执行器、微传感器、控制处理电路甚至把通讯、接口和电源等制造在一块或几块芯片上的微型集成系统[3]。近年来，MEMS技术在一些工业领域，包括汽车、工业、医疗甚至军事的应用中已经获得广泛的认可。

MEMS与传统的没有运动部件的半导体电子器件不同，MEMS面临几个严峻的技术挑战。比较而言，MEMS利用不同的材料，在微米尺度下，创造不同的3D结构和高复杂的形状。MEMS的另一独特的挑战是目标产品的功能常常与其制造工艺密切相关，导致了“一种产品，一种工艺”。这些都与普通IC工艺有所不同。

同时，MEMS与传统宏观机械又许多差异。首先，MEMS在尺寸上在毫米到微米范围内，区别与传统的尺寸大于1cm的机械。但并非进入物理上的微观层次。其次，MEMS在加工工艺上基于微加工技术制造，与传统的机械的加工工艺如车、铣、磨等有非常大的区别。再者，MEMS中的机械已不限于狭义的力学中的机械，它代表一切具有能量转化、传输等功能的效应，包括力、热、光、磁，乃至化学、生物等效应。

因此，MEMS可以完成大尺寸机电系统所不能完成的任务，也可嵌入大尺寸系统中，把自动化、智能化和可靠性水平提高到一个新的水平。二十一世纪MEMS将逐步从实验室走向实用化，对工农业、信息、环境、生物工程、医疗、空间技术、国防和科学发展产生重大影响[4]。

1.3  国内外研究现状

2  理论分析

2.1  系统理论模型

本MEMS开关采用微弹簧质量系统。其模型如图2.1所示。

图2.1 微弹簧质量系统示意图

在受到惯性驱动力F(t)的作用下，系统的运动微分方程为：

该式中，m为质量块质量，c为阻尼系数，k为微弹簧刚度系数。

首先考虑简单的自由振动系统的情况，再考虑强迫振动系统的情况。同时，先考虑无阻尼情况，再考虑有阻尼的情况。

2.2  自由振动系统推导 (责任编辑：qin)