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阈值可调MEMS惯性开关是一种应用环境更为广泛的惯性开关。开关采用MEMS技术制作,具有低能耗、体积小、容易集成等优点。开关阈值可根据应用环境进行调节,同一款开关可应用于医疗、工业、汽车、引信、航空航天等多个领域。本文以实现开关阈值可调功能为研究目标,根据应用环境要求,提高开关的闭合性能,降低阈值误差。以理论分析结果为指导,确定了开关结构参数。以有限元仿真结果为基础,分析了开关的性能指标。最后完成了开关的制作和测试。建立新型阈值可调MEMS惯性开关模型,采用解析计算与数值计算相结合的方法分析开关性能。在闭合性能研究中,揭示闭合时间与接触刚度开方的倒数成正比关系,提出引入接触阻尼解决弹跳问题的方法。理论推导出开关阈值误差为43%,并采用非线性弹簧将阈值误差降低为15.5%。最后借助V形电热器预制弹簧应力,以达到开关阈值调节目的。根据应用要求设计开关结构。开关的工作频率范围为[1000,10000rad/s],依此确定质量块结构。以降低接触刚度和引入接触阻尼为目的,设计增强接触的摩擦电极。根据非线性弹簧的阈值特性,选用弓形非线性弹簧作为开关的支撑弹簧。确定调节弹簧刚度,并设计主驱动结构和开锁结构以实现开关阈值调节功能。以Abaqus软件为基础,对设计的新型阈值可调MEMS惯性开关进行仿真验证。为了验证摩擦电极增强接触的作用,进行对比仿真实验,结果表明:摩擦开关的闭合时间比柔性开关提高了150%,解决了弹跳问题。传统开关的阈值误差为43%,本文设计的非线性开关的阈值误差为5%,提高了阈值精度。三阈值开关的阈值分别为200g、120g、60g,阈值连续可调开关的阈值调节范围为[30,110g],实现了阈值连续调节功能。采用光刻、电铸、溅射等工艺完成开关制作,开关总体尺寸为5×5×0.26mm~3。利用落锤装置,进行测试。结果表明:刚性、柔性开关的闭合时间分别为10、80μs,随加速度增加,闭合时间不变,弹跳问题严重;摩擦开关的闭合时间随加速度的增加而增加,最小闭合时间为200μs,无弹跳问题。在1、2、3、4、6ms脉宽加速度作用下,开关阈值误差为17%,将传统开关的阈值精度提高了135%。三阈值开关的阈值分别为210、110、60g,阈值连续可调开关的阈值调节范围为[30,110g],开关具有一定的抗过载能力。新型阈值可调MEMS惯性开关提高了闭合特性与阈值特性,阈值调节范围大为扩展,应用前景更为广阔。