[发明专利]一种基于电润湿的阈值可调水银微流体惯性开关

说明书

技术领域：

本发明涉及一种开关，具体涉及一种基于电润湿的阈值可调水银微流体惯性开关。

背景技术：

在航空航天、汽车工业、惯性导航、弹药安全与控制系统、汽车检测、鱼雷控制等领域中，各种新技术不断涌现，各类检测控制装备都朝着微型化、低能耗和智能化的方向发展。在这种形势下就要求所使用的传感元件和致动元件既要满足微型化的要求，又要提供可靠的稳定性。基于MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术的微惯性元件正是基于上述原因应运而生，充分发挥其微小、灵活和智能化的优势。

惯性开关，也称为g值开关、阈值传感器等，它将传感与执行融为一体，用于感知加速度信号，是在超过阈值加速度作用下执行开关动作、触发电信号的精密惯性器件，具有结构简单、体积小、重量轻等鲜明特征。传统的基于MEMS技术的微机械惯性开关多为固体触点，一般采用金-金接触或多晶硅接触，触点的接触电阻较大，且金属触点在使用过程中易出现污染、氧化等退化现象，这直接影响电接触性能；另外，采用固体触点的开关一般采用梁结构支撑，对于惯性开关来说，工作过程中的振动干扰也可能影响触点的接触稳定性。微流体惯性开关是在微机械惯性开关与微流体驱动基础上提出的一种新型微流体惯性元器件。而现有的微流体惯性开关阈值不易精确控制，在此技术上增加了控制阈值的结构和方法，实现了微流体惯性开关的阈值可调。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于电润湿的阈值可调水银微流体惯性开关，它采用电润湿方法，通过外加电压调整水银微液滴与固体表面接触角，实现水银微流体惯性开关的阈值可调；采用“固-液”接触方式，水银微液滴作为敏感惯性力的部件，替代了传统的固体弹性电极，不仅保证了稳定的电流特性，而且增大了开关触点的有效接触面积，具有导通电阻小、接口电路简单，提高了开关的过载能力，适合应用在军用武器系统、民用机械电子、消费电子等领域。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案：它包含玻璃盖板1、顶部调整电极2、底部调整电极3、玻璃基底4、二氧化硅层5、水银微液滴6、微通道7、导气管8、液槽9、信号电极10、微阀11和二氧化硅层12，顶部调整电极2和底部调整电极3分别淀积到玻璃盖板1和玻璃基底4上，顶部调整电极2及底部调整电极3上淀积有二氧化硅层12，微通道7与液槽9对接连通，微通道7的末端渐变汇聚成微阀11，液槽9与两侧的导气管8相连通，微通道7的内部设置有水银微液滴6，信号电极10的一端深入液槽9内部，且信号电极10固定在二氧化硅层5上。

所述的玻璃盖板1宽度小于玻璃基底4宽度，长度大于玻璃基底4，便于从顶部调整电极2和底部调整电极3引线接第一电容C1、第二电容C2和外部电源V。

本发明的工作原理为：当开关静止时，水银微液滴6位于微通道7的左端，当开关处于正向惯性力驱动时，水银微液滴6作为敏感加速度的部件，在微通道7中受到外加电压、惯性力、表面张力、通道壁面粘滞力等耦合作用，开始从初始位置向右侧信号电极运动，当移动到由微通道7侧壁突然向两侧扩张而形成的微阀11时被卡住，当加速度增加到设定的阈值，水银微液滴6恰好克服毛细管力、与通道壁间的粘性剪切力通过微阀，流入液槽9，从而导通信号电极10，利用电润湿技术，通过改变电容C2值调节水银微液滴与固体表面接触角，实现水银微流体惯性开关的阈值可调。

本发明具有以下有益效果：它采用电润湿方法，通过外加电压调整水银微液滴与固体表面接触角，实现水银微流体惯性开关的阈值可调；采用“固-液”接触方式，水银微液滴作为敏感惯性力的部件，替代了传统的固体弹性电极，不仅保证了稳定的电流特性，而且增大了开关触点的有效接触面积，具有导通电阻小、接口电路简单，提高了开关的过载能力，适合应用在军用武器系统、民用机械电子、消费电子等领域。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视结构示意图；

图3为图1的B-B向剖视结构示意图；

图4为本发明的顶部调整电极模块的立体结构示意图；

图5为本发明的底部调整电极模块的立体结构示意图；

图6为本发明与外部电容和电源的连接结构示意图。

具体实施方式：