[发明专利]一种基于二级压曲放大的引信用MEMS执行器

说明书

技术领域

本发明涉及引信技术领域，具体涉及一种基于二级压曲放大的引信用MEMS执行器。

背景技术

引信是利用目标和环境信息，在预定条件下引爆或引燃弹药战斗部装药的控制装置(系统)，通常安装在火箭、导弹弹头和炮/坦克/迫击炮弹药等上，根据弹药种类的不同和对付目标的需要选择不同的引信。引信是武器系统中的重要部件，它通过对环境、目标进行探测以获取信息和处理、识别信息，并实现引信的安全状态控制和最佳起爆控制。引信的基本功能是“安全”和“可靠引爆战斗部”。引信中的安全保险装置是引信系统的重要组成部分，它的一个基本功能是通过消除达到主装药的潜在能量，阻止意外爆轰，主要是阻止整个爆炸序列的能量传递来实现。针对这个目标，安保装置常常通过同轴机械装置阻止意外解除保险，从而“隔断”爆炸序列。当处于安全模式时隔板将加速膛孔挡住，阻止飞片材料通过，从而阻止爆炸序列的意外爆轰。当武器所处环境满足起爆条件时，隔板移开，为飞片材料打开通道，保证飞片材料能够到达高能炸药装药。

传统引信存在体积大、难集成等缺点。随着弹药技术的发展，要求引信功能不断的加强与扩展，而引信的体积又制约了引信功能的扩展。将MEMS技术应用到引信的设计中，将很好的解决这个矛盾。MEMS引信安全保险装置具有体积小、可靠性高、可批量化等诸多优势，使得常规弹药有更多的空间容纳多传感器探测电路与主装药，提高弹药的精确度和杀伤力，使引信的智能化和灵巧化成为可能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种基于二级压曲放大的引信用MEMS执行器，利用刻蚀技术制作可动结构层，具有低成本、高智能、易集成的特点。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于二级压曲放大的引信用MEMS执行器，

包括单晶硅衬底1，单晶硅衬底1上制作有直径为150～180um的加速膛孔5，加速膛孔5是飞片材料的通道，二氧化硅绝缘层2在单晶硅衬底1上生长，生长厚度为2～3um，将单晶硅结构层3与生长了二氧化硅绝缘层2的单晶硅衬底1键合，单晶硅结构层3的厚度为50～100um，金属电极层4沉积在单晶硅结构层3的电极锚点3-2上；

还包括电极锚点3-2，成阵列结构的V型梁热电驱动单元3-1的两端与电极锚点3-2连接，中间臂3-3位于V型梁热电驱动单元3-1的中间并与之相互固定，一级放大梁3-4的两端分别与中间臂3-3和连接臂3-5的首端相连接，连接臂3-5的两端分别连接左右两侧一级放大梁3-4的首尾端，下侧两个二级放大梁3-6的两端分别连接隔板3-7首端和连接臂3-5中间部位，上侧两个二级放大梁3-6的两端分别连接隔板3-7尾端和固定锚点3-8，隔板3-7将加速膛孔5挡住；

除去与电极锚点3-2键合的部分，其余的二氧化硅绝缘层2将被腐蚀掉，使V型梁热电执行器3-1、中间臂3-3、一级放大梁3-4、连接臂3-5、二级放大梁3-6以及隔板3-7悬空，形成最终的可动结构。

所述的V型梁热电驱动单元3-1的总长度为1000～2000um，宽为30～40um，中间夹角为160～170°，每组V型梁热电驱动单元3-1之间的间距为80～100um。

所述的一级放大梁3-4的长度为300～500um，宽度为10～15um，倾角为5～10°,二级放大梁3-6的长度为1000～1500um，宽度为10～15um,倾角为5～10°。

所述的隔板3-7为边长200～250um的正方形结构。

与传统的引信安保装置用执行器相比，本发明的优点为：低成本化，利用现有的成熟的IC工艺，可以实现大规模制造，有效地降低了产品的成本；智能化，传统的引信安保装置用执行器多为弹簧结构，通过环境力(如加速度)产生相应的输出，受使用环境约束较大，本发明是利用热电效应来产生相应的输出，由电信号控制，智能化程度更高；集成化，利用MEMS相关工艺制作的器件体积小，与传统引信安保装置用执行器相比，在相同面积内，可以将更多的传感器与本发明集成在一起，提高器件在复杂环境下的适应力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明MEMS执行器的结构示意图。

图3为V型梁热电驱动单元3-1通电稳定后的结构热膨胀示意图。

图4为本发明二级级联放大机构受到外力后一级放大梁3-4与二级放大梁3-6结构变形示意图。

图5为本发明通电稳定后所产生结构变形示意图。

具体实施方式