基于MEMS的引信保险机构综合分析

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引信MEMS延期解除保险机构

引信MEMS延期解除保险机构郑灿;席占稳;聂伟荣;徐娜;童旭【摘要】针对传统引信延期解除保险机构结构尺寸大、保险距离短和延时时间散布大等问题,设计了根据弹道实时信息实现延期解除保险的MEMS指令锁延期保险机构.该机构由电推销器,金属簧片式柔性锁臂和活动腔组成,通过弹道实时信息控制电推销器发火,将柔性锁臂推入活动腔,实现延期解除保险的功能.分析了中大口径榴弹引信结构特征和发射内外弹道环境,模拟了电推销器的推力作用过程,利用ABAQUS有限元仿真软件对所设计结构进行仿真分析,对基于UV-LIGA工艺制作的原理样机进行了离心环境试验和电推销器配合试验.仿真和试验结果表明,该机构用于引信MEMS安全保险系统,可保证引信安全状态和可靠解除安全保险状态,且能够根据电路控制电推销器发火实现延期解除保险功能,可保证炮口安全距离和实现在弹道轨迹的不同点解除保险的功能.【期刊名称】《探测与控制学报》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】7页(P6-12)【关键词】引信;微机电;延期解除保险;指令锁【作者】郑灿;席占稳;聂伟荣;徐娜;童旭【作者单位】南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TJ4300 引言引信延期解除保险机构(简称延解机构)在发射后安全距离内应保证引信中被保险零件处于被控制的保险状态,当弹丸飞到安全距离以外后,释放被保险零件,使其由保险状态变为待发状态。

延期保险机构可保证引信炮口安全距离,避免意外发火伤及我方人员及装备。

传统引信有以下途径实现延解功能:火药延期、易熔合金、钟表结构、准流体延期解除保险、气阻机构、球转子、保险带、传感器机电延解机构等,存在结构尺寸大、保险距离短和延时时间散布大等问题。

微机电系统_MEMS_技术及在引信中的应用

微机电系统(M EM S )技术及在引信中的应用刘　靖　石庚辰(北京理工大学引信技术国防重点实验室　100081)摘　要　对微机电系统技术的现状及其发展进行了介绍,并探讨了微机电系统技术在引信中的应用。

关键词　微机电系统　微机械　微系统　引信分类号　TJ 430　前言随着微米纳米级测量技术和各种微细加工手段的出现,人类已经具备了探索微观世界所必须的基本知识和物质手段,在此基础上,1958年诞生的第一块集成电路,1960年出现的硅平面工艺和外延技术;1981年第一台扫描隧道显微镜(STM )的发明,1987～1988年世界上第一个微电机的转动成功分别标志着微观领域中的电子革命和机械制造业革命的开始。

过去37年的电子革命以生动的事实阐述了微观领域小型化、大批量、低成本制造能力的实际内涵。

处理速度超过70年代大型计算机的个人计算机此刻正摆在办公桌上,帮助我们处理繁杂的日常事物;大容量的光盘数据存储装置将人类在漫长的历史长河中创造的灿烂文明以多媒体数据的方式永久地保存了下来;由于全球定位系统(GPS )和小型通讯装置的出现,使我们可以置身于地球表面任何地点而不必担心迷失方向。

与微电子革命相呼应,微机电系统技术也正在以微观领域制造技术独有的小型、灵活、廉价、批量制造的优势逐渐地然而又是深刻地改变着我们的生产和生活方式。

本文将对微机电系统技术的现状及其发展进行介绍,并对微机电系统技术在引信中的应用进行探讨。

1　微机电系统技术的基本概念及特点微机电系统(M icroelectrom echan ical System s —美国惯用词)又名微机械(M icrom a 2ch ine —日本惯用词)和微系统(M icro system s -欧洲惯用词),以下对这三个名词不再加以区分。

其含义有两方面:一方面是指微机电系统本身在线度与体积上很小,一般将特征尺寸在1～100Λm 的微机电系统称为微米级系统,而将特征尺寸在1～100nm 的微机电系统称为纳米级系统,例如:微型压力传感器小到可以放在注射针头内送进血管测量血液的流动情况,能在手术过程中放在心脏内监测血压;微机电系统另一方面的含义是指利用该技术手段所能实现的加工和运动精度进入了微米甚至纳米量级,例如:美国劳伦斯国家实验室加工出的直径1m 的透镜,其尺寸精度达到7nm 、表面粗糙度为5∼。

MEMS引信钟表机构延时设计的研究

ｉｏｔｎｄｎｈａｅｏｅｃｎｉｎｂｉｒｉ，ｍｌｉｓｎｓｅｌｉｅｎｔｑｅｌｄｉｃｎｓｂｉ．ｅｓｏｔｒｏｄｉｓｅｇｅａｓｕｏｖｒｆｒｔｏｕｏｏ— ａｅＩｔｃｈｆｔｎｃｔｎｉａｎｉｅａｄｆｅｒａｓｏｔ
从以上两次仿真可看出：随着第三对齿摆对第二对齿摆压力矩的增大，时间大大减少，第一对齿摆没有很大的变化。但齿摆
２时间的增加弥补不了齿摆３时间的减小，总时问减小。
作来解除保险。在转动过程中齿摆与卡摆之问发生摩擦、碰撞从而力的增大，第二对齿摆的延时时间增长。同时，第三对齿摆由于动
特别是在军用领域具有广泛的应用前景和巨大应用潜力。而ＭＥＭＳ引信正是利用此优点而产生的。
近年来国外装备和研究的引信，大量采用了ＭＭ安全解ＥＳ除保险机构，美国国防部将ＭＭ在引信安全系统中的应用作ＥＳ
为ＭＥ技术的一个重要领域大力开展研究。ＭＳ
ｄｃｅ．ｈｅｕｓｓｏａｈｒｓｕｅｂｔｅｎｅｃｐｍｅｔｅ￣ｉｖｒｐｏｔｎｅａｍｅ，ｈｃｕｔｄＴｅｒｓｈｈｗｔｔｔｅｐｅｓｒｅｗｅｓａｅｎｈｗｈｅｓｅｙｉｍｒａｔｏｄｌｙｔｔｉｗｉｈ
中图分类号：Ｈ１，Ｊ３６１文献标识码：Ｔ６Ｔ４＋．Ａ
１引言
ＭＭ（ＥＳ微机电系统Ｍｃｏｌｔｍｃａｉｌｙｔｍ）术是ｉｒＥｅｒｅｈｎｃｓ技ｃｏａＳｅ近二十几年来发展起来的一个新兴的多学科技术领域，ＭＭＥＳ

基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状

基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状一、本文概述随着微纳技术的快速发展，微型惯性导航系统（Micro-Inertial Navigation System, MINS）以其体积小、重量轻、功耗低等优点，在航空航天、无人驾驶、机器人导航、个人定位等众多领域展现出广阔的应用前景。

其中，基于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）技术的微型惯性导航系统因其实用性和成本效益，成为了当前研究的热点。

本文旨在全面概述基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状，包括其基本原理、关键技术、应用领域以及面临的挑战。

我们将简要介绍惯性导航系统的基本原理和MEMS技术的基本概念。

然后，重点分析当前MEMS微型惯性导航系统的关键技术，如微型化设计、误差补偿与校准、数据处理算法等。

接着，探讨该技术在航空航天、无人驾驶、个人定位等领域的应用现状。

我们将讨论当前微型惯性导航系统面临的挑战，如误差累积、环境适应性等问题，并展望未来的发展趋势。

通过本文的阐述，希望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考，推动基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展和应用。

二、MEMS技术在微型惯性导航系统中的应用微型惯性导航系统（Micro-Inertial Navigation System, MINS）结合了微型机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）技术与惯性导航原理，实现了导航系统的微型化、低功耗和高度集成化。

随着MEMS技术的快速发展，MINS在军事、航空、航天、无人驾驶以及消费电子等领域的应用越来越广泛。

MEMS加速度计和陀螺仪是MINS的核心部件，用于测量载体在三维空间中的加速度和角速度。

通过精确的测量和数据处理，它们为导航系统提供必要的导航参数。

与传统的惯性器件相比，MEMS加速度计和陀螺仪具有体积小、重量轻、功耗低和成本低的优点，非常适合用于构建微型化的惯性导航系统。

引信MEMS后坐悬臂梁保险机构

（南京理工大学机械工程学院，江苏南京２０９）１０４
摘要：针对现有ＭＥ引信后坐保险机构较为复杂，ＭＳ要求加工精度高等特点，提出一种ＭＥ后坐悬臂梁ＭＳ
保险机构，利用有限元软件对该保险机构进行的动力学仿真表明：新的后坐保险机构以－￣ｘ悬臂梁及其框架代替了其他机构中的带曲折齿的后座滑块、后坐弹簧、闭锁机构等模块，结构简单、加工精度要求低。
ｗａｄＩｈｓｄｖｃ，ａｒｏａｔｌｖｒｎｔｒｍｅｔｏｌｃｆｓｔａｋｓｉｅｗｉｉｚｇｔｅｈｓｔａｋｒ．ｎｔｉｅｉａｐｉｆｃｎｉｅｓａｄｉＳｆａｏｋｐａｅｏｅｂｃｌｔｚｇａｅｔ，ｅｂｃｅｅｄｈｓｒｇａｄｌｃｉｇｍｅｈｎｓｉｈｏｍｅｅｉｎ．ｅｄｎｍｉｓｍｕａｉｎｗｉｎｙｄｌｏｈｅｂｃｐｉ，ｎｏｋｎｃａｉｍｔｅｆｒｒｄｓｇｓＴｈｙａｃｉｌｔｔａｓｓｍｏｕｅｆｔｅｓｔａｋｎｎｏｈａｍｉｇｄｖｃｈｗｅｈｔｔｅｎｗｅｉｎｏｈｒｎｅｉｅｓｏｄｔａｈｅｄｓｇｆｔｅＭＥＭＳｓｔａｋｄｖｃｓｏｉｌｔｕｔｒｎｏｍａｈｅｂｃｅｉｅＷａｆｓｍｐｅｓｒｃｕｅａｄｌｗｃｉ
ｈｇｒｃｓｏｒｃｓｉｇ．ｅＭＥＭＳＳＡｔｅｓｙｅｃｎｉｖｒｓｔａｋａｍｉｇｄｖｃｓｐｔｆｒｉｈｐｅｉｉｎｐｏｅｓｎａｎｗ＆ｗｉａｎｗｔｌａｔｅｅｅｂｃｒｎｅｉｅｗａｕｏ— ｈｌ

引信结构设计相关论文(万方)

1. 基于计算机仿真的引信惯性开关结构设计作者：尚雅玲马宝华作者单位：北京理工大学摘要：以某火箭弹惯性开关为研究背景,介绍一种基于计算机仿真的设计和调整引信零件结构参数的方法,并对该方法进行了验模试验,验模结果表明该设计方法的计算结果与试验结果十分接近.2. 引信微机电万向开关的结构设计与数值模拟分析作者：程玄玄作者单位：南京理工大学(硕士学位论文)摘要：微机电系统(Micro Electromechanical System,MEMS)技术极大的促进了引信系统微型化的发展。

本文以用于控制起爆电路的万向开关为研究对象,对引信MEMS万向开关进行了性能分析。

万向开关不但要能够感受加速度信号,而且要在加速度达到一定阈值时执行开关动作。

首先对万向开关所处的引信环境进行了分析,提出了万向开关适应引信环境所需的多项性能指标,例如响应时间短、接触时间长、万向性、抗高过载以及抗飞行干扰等。

对万向开关的工作原理和理论模型进行了研究和阐述。

根据指标要求,对万向开关的结构进行设计,并分析了结构尺寸对开关性能的影响。

其次,利用有限元仿真分析,对万向开关结构进行了静力学分析和动力学分析,以验证开关结构是否具有良好的万向性、抗高过载能力、较快的响应时间和较长的接触时间。

另外,通过仿真研究得到了影响万向开关性能的关键参数,比如支撑弹簧的半径和线宽。

确定了万向开关的具体结构尺寸,通过对具体结构仿真得到,开关的响应阈值为300g,响应时间为110μs。

最后,在完成万向开关的结构设计之后,采用Coventor Ware软件对开关进行了工艺仿真模拟。

3. 引信机构动态特性仿真与结构设计作者：刘明杰刘东作者单位：北京理工大学机电工程学院摘要：针对某引信垂直回转式隔爆机构弹道上的运动故障进行仿真解算,并依据仿真结果提出修改意见,后经靶场试验验证了仿真的正确性.4. 基于MEMS技术的引信隔爆机构的结构设计及工艺研究作者：王诗祺作者单位：南京理工大学(硕士学位论文)摘要：MEMS(微机电系统)是21世纪科技与产业的热点之一，它的应用已经并正在给很多产业带来巨大的变革。

基于MEMS和静电探测技术的新型复合引信

备碰炸和近炸２种弹药，有效转换成为快速作战的最大瓶颈【ｌ利用先进的新技术，改进现有的近ｌ。需～
炸引信或开发研制新型引信，使其同时具备近炸和碰炸２种特性，即新型复合引信。因此，笔者根据现有微机电系统（ｃｏｅｅｔ — ｃａｉａｍｉｒ— ｌｃｒｍｅｈｎｃｌｏ
料，故可适用于高电磁场、高温等特殊的应用场合
兵工自动化
表１不同工作方式加速度传感器的性能比较
第３１卷
和吸附带电粒子起电等方式【。据测量，喷气式飞６］
机所带的静电量可达１－０ ℃，直升机和巡航０～１７
导弹可达１～ｌ ℃ 。Ｏ０这在其周围上千米范围内形
０引言
小口径对空武器在近几场高技术局部战争中，凭借着独有的特点，成为防空体系中不可或缺的一道防线。通过对现有小口径对空武器直接、间接、双重毁歼空中目标的３种工作方式的分析，发现最有发展前景的毁歼方式是双重毁歼。但是，同时配
ｃｍｐｓｔｅｏａｏ，ａｄｄｓｒｂｔｏｏｉｄｔｎｔｒｎｅｃｉｅｉｓｗｏｋｎｅｈｎｓａｄｍｅｈｄｅｒｉｇｍｃａｉｍｎｔｏ．Ｔｅｒｓｌｓｏｈｔｔｅｃｍｐｓｔｕｅｃｎｈｅｕｔｈｗｓｔａｈｏｏｉｅｆｓａｅｆｃｉｅｙｉｒｖｈｅｃｍｂｔｐｒｏｍａｃｆｓｌｂｒｎｉｉｒｆ．ｆｅｔｖｌｍｐｏｅｔｏａｅｆｒｎｅｏｍａｌｏｅａｔａｒａｔｃＫｅｒ：ｉｈｇｖｌｅＭＥＭＳｓｎｏ；ａｓｖｌｃｒｓａｉｅｅｔｏ；ｏｏｉｅｄｔｎｔｒｙｗｏｄｓｈｇａｕｅｓｒｐｓｉｅｅｅｔｏｔｔｃｄｔｃｉｎｃｍｐｓｔｅｏａｏ

电磁驱动的引信MEMS解除保险机构

第31卷第5期2009年10月探测与控制学报Journal of Detection &ControlVol 131No 15Oct 12009　3收稿日期:2009204215 修回日期:2009207230作者简介:席占稳(1963-),男,河南禹州人,研究员,研究方向:引信技术、微机电系统设计。

E 2mail :4317045xi @ 。

电磁驱动的引信M EMS 解除保险机构席占稳,聂伟荣(南京理工大学机械工程学院,江苏南京　210094)摘　要:针对现有引信M EMS 安全系统仍依赖后坐和旋转环境解除保险,通用性受限制,提出一种微小型M EMS 安全与起爆控制机构,它采用电磁驱动和弹簧回复力控制错位式M EMS 保险与解除保险机构的动作,可综合利用通过传感器探测的弹道信息,并借助弹载计算机控制该机构实现引信的解除保险过程。

该机构与常规装置相比可以大大减小引信安全与解除保险装置体积,同时该机构具有一定的通用性。

关键词:引信;M EMS ;安全与保险机构;电磁驱动中图分类号:T J431.3　文献标志码:A 文章编号:100821194(2009)0520001204Electromagnetic Actuated Fuze MEMS S &A MechanismXI Zhan 2wen ,N IE Wei 2rong(School of Mechanical Engineering ,Nanjing University of Science and Technology ,Nanjing 210094,China )Abstract :For the problem that the universality of the current M EMS safe and arming systems (S &A )is re 2stricted because they are still relying on setback and rotating environment to arm the f uze ,a new M EMS S &A mechanism is proposed which is actuated by electromagnetic actuator and spring resilience.This M EMS S &A device arms f uzes according to the trajectory information detected by sensors.This M EMS S &A device is much more smaller than traditional devices and is universal for most ammunitions.K ey w ords :f uze ;M EMS ;S &A mechanism ;electromagnetic actuation0　引言常规弹药弹道修正,需在原引信功能基础上和引信空间内增加弹道信息探测和处理、弹道修正机构等功能模块。

火箭弹引信MEMS后坐保险机构

后坐保险机构具有体积小、量轻等优点，引信质是技术发展的必然趋势。国内研究单位研制的小口
保险机构类似，即将惯性筒、形槽等三维立体结蛇
构演变为基于ＭＭＳ的二维平面结构，作原理也Ｅ工与常规蛇形槽惯性保险机构类似，通过后坐滑块的
型轨道架限制在初始位置（图１，遇到意外跌见）当落时，块将沿ｚ型轨道向下运动，间碰撞和摩滑齿擦阻力等起到延迟作用，由于跌落过载持续时间很
短，滑块运动一定距离就被弹簧拉回初始位置，保
上的ＭＥＭＳ后坐保险机构。
图１小口径榴弹引信ＭＭＳＥ
后坐保险机构 ห้องสมุดไป่ตู้
平时，坐滑块被预设一定抗力的微弹簧与ｚ后
１小口径榴弹引信后坐保险机构
小口径榴弹引信的ＭＥＭＳ后坐保险机构为平
板式结构，由后坐滑块、板和微弹簧组成，维结基三
关键词火箭弹引信后坐保险机构ＭＥＭＳ
中图法分类号
Ｔ７０３９Ｊ６．１；
文献标志码
Ａ
后坐保险机构是引信安全系统的重要组成部分，在勤务处理和发射时保证引信的安全，利用并发射过载激励可靠解除保险。采用ＭＭＳ技术的Ｅ

2021年中国MEMS市场规模、投融资情况及未来发展前景分析

2021年中国MEMS市场规模、投融资情况及未来发展前景分析一、概述MEMS是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。

受物联网.5G、人工智能等技术的推动，传感器向着MEMS化、智能化、网络化、集成化的方向加速发展。

MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等，与传统机械系统相比具备许多优势。

用MEMS工艺制造传感器、执行器或者微结构，具有微型化、集成化、智能化、成本低、效能高、可大批量生产等特点，产能高，良品率中高，MEMS技术的出现极大地满足了市场对传感器小体积、高性能的要求，正在逐渐取代传统机械传感器。

MEMS传感器的门类品种繁多，分类方法也很多。

按其工作原理，可分为物理型、化学型和生物型三类,。

按照被测的量又可分为加速度、角速度、压力、位移、流量、电量、磁场、红外、温度、气体成分、湿度、pH值、离子浓度、生物浓度、触觉等类型的传感器。

其中每种MEMS传感器又有多种细分方法。

如微加速度计,按检测质量的运动方式划分,有角振动式和线振动式加速度计;按检测质量支承方式划分,有扭摆式、悬臂梁式和弹簧支承方式，按信号检测方式划分,有电容式、电阻式和隧道电流式;按控制方式划分,有开环和闭环式。

二、发展现状1、市场规模中央和地方各级政府的大力支持与行业资本投资5G领域，2020年中国5G投资规模达10093亿元，已经在中国形成了充满活力的5G产业环境，而中国消费者拥抱新科技的积极态度，为5G的推广应用提供了广阔的空间。

5G加速正驱动万物连接时代加速走来，物联网成为所有行业期待的下一个“风口”;目前，全球物联网市场规模呈现快速增长的趋势，而中国的市场增速明显高于全球,不仅在2017年市场规模首次突破万亿元，而且增速高达24.8%，已经成为全球最活跃的物联网应用市场。

美国典型MEMS引信安全保险装置分析

MEMS 引信安全保险装置应用在导弹系统中, 可以实现对多点起爆的高级控制, 针对最需要毁伤的目标及其易损部位, 采用最有利的起爆方式, 在最适宜的起爆时机来实现起爆, 极大地提高了武器系统的精确度和杀伤力。一种应用在分布式导弹系统中的电磁解除保险式 MEMS 引信安全保险装置如图 11 所示, 该 MEMS 引信安全保险装置主要包括隔爆合件 5、起爆药组件、输入药组件、输出药组件、滑块电磁致动器 12、锁销电磁致动器 13 及电路板 14 等[ 8] 。其中最关键的部件就是隔爆合件 5, 它是整个系统中起隔爆和解除保险作用的装置, 是安全保险装置的核心部件, 如图 12 所示。导弹发射后, 由主控单元敏感发射环境发出指令起爆相应雷管, MEMS 微雷管阵列构成传爆序列。
然保留了图 4 中的摇杆锁命令作动器( CMA ) , 此结构已经演化为引信设计中的远解距离控制模块, 可以实现与引信电路的连接, 适用于各类 MEMS 引信。图 5 中整个结构采用铜制造, 铜跟镍相比价格低廉, 同时满足战术要求, 适合批量生产, 但对加工工艺要求较高, 难以满足高深宽比的要求, 可见美国在 MEMS 加工工艺上已有了很大的突破。 1. 3 分层式 MEMS 引信安全保险装置
Abstract: By analyzing typical MEMS fuze safety and arm ing devices emerged in the USA recent years, we
know t he r ole of their str uctura l features and principles playing in the development of our MEMS fuzes.
第 29 卷第 5 期 2007 年 10 月