摘要：基于非硅表面微加工技术,设计并制造了一种用于振动监测的新型微机电系统(MEMS)冲击开关。开关主要由三部分构成:作为可动电极的质量块,作为固定电极的十字梁,和位于质量块中心的具有延时作用的可动触点。通过ANSYS有限元仿真,对器件进行模态分析,考察了器件的横向抗干扰能力;并提取了器件的物理参数(如弹簧弹性系数和系统有效质量),以用于Simulink动态仿真。通过动态仿真验证了器件的工作原理,并与传统微冲击开关进行了比较。使用落锤试验对所制造出的微冲击开关进行测试,加载脉宽1ms的半正弦冲击加速度,测得其阈值约为145g,并且接触时间可稳定在50μs以上。测试结果与仿真符合较好,证明了新型设计可以有效地增强接触效果,所建模型可以较准确地描述器件的动态响应。

摘要：基于表面微加工技术,设计并制作了一种微型平面式气体火花开关,其尺寸仅为1.5cm×0.5cm,对制作的微型火花开关进行电路测试,得到其输出电流峰值约为3 450A,上升时间164ns。结合实验结果,对开关器件进行电路系统仿真并提取参数,得到系统电感为26.5nH,电阻为0.066Ω,与传统机械结构的立体式火花开关相比,器件参数得到显著优化。

摘要：针对带有凸条平板的MEMS结构压膜阻尼效应,利用基本Reynolds方程和特定的第一类边界条件,给出一种压膜阻尼系数的解析分析方法。在带有凸条平板的MEMS微开关设计与制作的基础上,利用引入该压膜阻尼系数的Simulink模型仿真分析了微开关的动态响应特性,得到的阈值加速度与其落锤测试结果是一致的,从而验证了所提出的带有凸条平板压膜阻尼效应理论分析的正确性。