一种加速度筛选延时MEMS安保装置，包括通过键合方式结合到一起的盖板层和器件层，器件层包括置于齿条滑道和衬底滑道中的齿条，齿条和齿轮一侧啮合，齿轮另一侧与卡摆配合，卡摆和惯性锁配合，惯性锁位于惯性锁滑道中；利用硅齿条、硅齿轮及硅卡摆等机构，对硅隔板进行惯性驱动，实现装置的延时性能，提高了安全距离控制精度；利用质量块、硅弹簧及硅卡摆等机构，使质量块在单一方向规定范围的加速度环境下产生规定范围的位移使卡摆可以起摆运动，提高了器件对外界加速度的筛选性，本发明专利技术具有机械滤波、高强度、可靠性高、抗过载等特点。
An acceleration screening delay MEMS security device
【技术实现步骤摘要】
一种加速度筛选延时MEMS安保装置
本专利技术涉及安保装置
，具体涉及一种加速度筛选延时MEMS安保装置。
技术介绍
安保装置是起爆系统中重要的部件，其主要功能是实现传爆序列的安全性以及解保控制的可靠性。在导弹发射后，为保证导弹引爆的安全性，故要求导弹飞行出一定的安全距离后，传爆序列的发火程序才可以正常启动，因此，在开展相关器件的设计时，需要引入隔断机械机构来实现对爆轰能量传递的控制。安保装置常为惯性驱动，即在自身惯性力的作用下，使隔断机械机构发生指定位移，从而实现安保装置从安全状态到解保状态的转变。为保证安全性，要求导弹的解保条件为平稳的加速飞行出规定安全距离，即要求安保装置在单一方向规定范围的加速度环境下持续作用规定时间后实现规定位移完成解保，传统的结构形式显然无法满足此要求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供了一种加速度筛选延时MEMS安保装置，实现装置在单一方向规定范围的加速度环境下的延时效果，实现装置对外界加速度环境的筛选累加延时效果，具有机械滤波、高强度、可靠性高、抗过载等特点。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种加速度筛选延时MEMS安保装置，包括通过键合方式结合到一起的盖板层100和器件层200，键合后，器件层200的硅通孔205位于盖板层100的滑道观察窗107和器件层200的衬底滑道203内，器件层200中安装在硅连接板221上方的上镍质量块222位于盖板层100的盖板质量块安装窗101内，安装在硅连接板221下方的下镍质量块223位于器件层200的衬底质量块安装窗227内；所述的盖板层100中间位置设有卡摆齿轮运动状态观察窗104、齿轮轴部观察窗105和齿轮齿条运动状态观察窗106，盖板层100左侧设有盖板质量块安装窗101，盖板层100右侧设有滑道观察窗107，盖板层100右上方设有低加速度状态观察窗102，盖板层100右下方设有高加速度状态观察窗103；所述的器件层200包括置于齿条滑道202和衬底滑道203中的齿条Ⅰ，齿条Ⅰ和齿轮Ⅱ一侧啮合，齿轮Ⅱ另一侧与卡摆Ⅲ配合，卡摆Ⅲ和惯性锁Ⅳ配合，惯性锁Ⅳ位于惯性锁滑道201中，惯性锁滑道201、齿条滑道202设置在器件层外边框231上，衬底滑道203设置在器件层衬底232上。所述的齿条Ⅰ包括硅隔板228，硅隔板228左侧为齿条渐开线齿204，硅隔板228上刻有硅通孔205，硅隔板228下方连接有配重衬底206。所述的齿轮Ⅱ一侧设有擒纵机构齿207，擒纵机构齿207和卡摆Ⅲ配合；另一侧设有齿轮渐开线齿209，齿轮渐开线齿209和齿条渐开线齿204啮合；齿轮Ⅱ采用轮辐式齿轮208，齿轮内圈229上非均匀分布有间隙补偿槽210，齿轮轴211非均匀圆周分布有间隙补偿齿212；当齿轮Ⅱ位于初始位置，齿轮内圈229上的间隙补偿槽210与间隙补偿齿212之间保持均匀较大间隙；当齿轮Ⅱ顺时针旋转一定角度后，齿轮内圈229上的的间隙补偿槽210与间隙补偿齿212之间保持较小间隙，在整体运动过程中，间隙补偿槽210与间隙补偿齿212最多保持1组对正。所述的卡摆Ⅲ包括卡摆臂220，卡摆臂220两端连接卡摆质量块214，一端的卡摆质量块214上设有上筛选卡摆卡齿215，另一端的卡摆质量块214上设有下筛选卡摆卡齿213；卡摆臂220中心的卡摆内圈230内连接有卡摆轴217，卡摆轴217上设有卡摆间隙补偿齿218；卡摆臂220中部设有上卡摆齿219与下卡摆齿216，上卡摆齿219与下卡摆齿216用于与齿轮Ⅱ上的擒纵机构齿207的相互作用。所述的惯性锁Ⅳ包括硅连接板221，硅连接板221上端和S型微弹簧224下端连接，S型微弹簧224上端和器件层外边框231连接固定；硅连接板221上端设有低加速度锁齿225，低加速度锁齿225和上筛选卡摆卡齿215配合；硅连接板221下端设有高加速度锁齿226，高加速度锁齿226和下筛选卡摆卡齿213配合；硅连接板221正面粘连有上镍质量块222，背面粘连有下镍质量块223。与传统安保装置相比，本专利技术的有益效果为：利用现有的成熟的IC工艺，可以实现大规模制造，降低了生产成本；每层结构可以单独制作，降低了加工难度，提高了器件的成品率；利用硅齿条、硅齿轮及硅卡摆等机构，对硅隔板进行惯性驱动，实现装置的延时性能，提高了安全距离控制精度；利用质量块、硅弹簧及硅卡摆等机构，使质量块在单一方向规定范围的加速度环境下产生规定范围的位移使卡摆可以起摆运动，提高了器件对外界加速度的筛选性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的剖视图。图3为本专利技术盖板层的结构示意图。图4为本专利技术器件层的结构示意图。图5为本专利技术器件层中齿条单元的结构示意图。图6为本专利技术器件层中齿轮单元的结构示意图，其中图a为齿轮结构图，图b为齿轮轴初始状态图，图c为齿轮轴啮合状态图。图7为本专利技术器件层中卡摆单元的结构示意图。图8为本专利技术器件层中惯性锁单元的结构示意图。图9为本专利技术各活动单元间相对运动关系图。图10为本专利技术延时机构减速器原理图，其中图a为上卡摆传动齿传冲运动状态图，图b为下卡摆传动齿碰撞运动状态图，图c为下卡摆传动齿传冲运动状态图，图d为上卡摆传动齿碰撞运动状态图。图11为本专利技术加速度筛选原理图，其中图a为低加速度环境装置状态图，图b为规定加速度环境装置状态图，图c为高加速度环境装置状态图。图12为本专利技术的状态图，其中图a为安全状态图，图b为解保状态图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。参照图1和图2，一种加速度筛选延时MEMS安保装置，包括通过键合方式结合到一起的盖板层100和器件层200，键合后，器件层200的硅通孔205位于盖板层100的滑道观察窗107和器件层200的衬底滑道203内，器件层200中安装在硅连接板221上方的上镍质量块222位于盖板层100的盖板质量块安装窗101内，安装在硅连接板221下方的下镍质量块223位于器件层200的衬底质量块安装窗227内。参照图3，所述的盖板层100中间位置设有卡摆齿轮运动状态观察窗104、齿轮轴部观察窗105和齿轮齿条运动状态观察窗106，盖板层100左侧设有盖板质量块安装窗101，盖板层100右侧设有滑道观察窗107，盖板层100右上方设有低加速度状态观察窗102，盖板层100右下方设有高加速度状态观察窗103。参照图4，所述的器件层200包括置于齿条滑道202和衬底滑道203中的齿条Ⅰ，齿条Ⅰ和齿轮Ⅱ一侧啮合，齿条Ⅰ驱动齿轮Ⅱ，齿轮Ⅱ另一侧与卡摆Ⅲ配合，齿轮Ⅱ和卡摆Ⅲ具有相对运动关系，卡摆Ⅲ和惯性锁Ⅳ配合，惯性锁Ⅳ位于惯性锁滑道201中，惯性锁滑道201、齿条滑道202设置在器件层外边框231上，衬底滑道203设置在器件层衬底232上。参照图5，所述的齿条Ⅰ包括硅隔板228，硅隔板228左侧为齿条渐开线齿204，硅隔板228上刻有硅通孔205，硅隔板228下方连接有配重衬底206，配重衬底206增加齿条Ⅰ的驱动力及硅隔板228的强度。参照图6(a)，所述的齿轮Ⅱ一侧设有擒纵机构齿207，擒纵机构齿207和卡摆Ⅲ配合；另一侧设有齿轮渐开线齿209，齿轮渐开线齿209和齿条渐开线齿204啮合；齿轮Ⅱ采用轮辐式齿轮208，齿轮内圈229本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种加速度筛选延时MEMS安保装置，其特征在于：包括通过键合方式结合到一起的盖板层(100)和器件层(200)，键合后，器件层(200)的硅通孔(205)位于盖板层(100)的滑道观察窗(107)和器件层(200)的衬底滑道(203)内，器件层(200)中安装在硅连接板(221)上方的上镍质量块(222)位于盖板层(100)的盖板质量块安装窗(101)内，安装在硅连接板(221)下方的下镍质量块(223)位于器件层(200)的衬底质量块安装窗(227)内；所述的盖板层(100)中间位置设有卡摆齿轮运动状态观察窗(104)、齿轮轴部观察窗(105)和齿轮齿条运动状态观察窗(106)，盖板层(100)左侧设有盖板质量块安装窗(101)，盖板层(100)右侧设有滑道观察窗(107)，盖板层(100)右上方设有低加速度状态观察窗(102)，盖板层(100)右下方设有高加速度状态观察窗(103)；所述的器件层(200)包括置于齿条滑道(202)和衬底滑道(203)中的齿条(Ⅰ)，齿条(Ⅰ)和齿轮(Ⅱ)一侧啮合，齿轮(Ⅱ)另一侧与卡摆(Ⅲ)配合，卡摆(Ⅲ)和惯性锁(Ⅳ)配合，惯性锁(Ⅳ)位于惯性锁滑道(201)中，惯性锁滑道(201)、齿条滑道(202)设置在器件层外边框(231)上，衬底滑道(203)设置在器件层衬底(232)上。...
【技术特征摘要】
1.一种加速度筛选延时MEMS安保装置，其特征在于：包括通过键合方式结合到一起的盖板层(100)和器件层(200)，键合后，器件层(200)的硅通孔(205)位于盖板层(100)的滑道观察窗(107)和器件层(200)的衬底滑道(203)内，器件层(200)中安装在硅连接板(221)上方的上镍质量块(222)位于盖板层(100)的盖板质量块安装窗(101)内，安装在硅连接板(221)下方的下镍质量块(223)位于器件层(200)的衬底质量块安装窗(227)内；所述的盖板层(100)中间位置设有卡摆齿轮运动状态观察窗(104)、齿轮轴部观察窗(105)和齿轮齿条运动状态观察窗(106)，盖板层(100)左侧设有盖板质量块安装窗(101)，盖板层(100)右侧设有滑道观察窗(107)，盖板层(100)右上方设有低加速度状态观察窗(102)，盖板层(100)右下方设有高加速度状态观察窗(103)；所述的器件层(200)包括置于齿条滑道(202)和衬底滑道(203)中的齿条(Ⅰ)，齿条(Ⅰ)和齿轮(Ⅱ)一侧啮合，齿轮(Ⅱ)另一侧与卡摆(Ⅲ)配合，卡摆(Ⅲ)和惯性锁(Ⅳ)配合，惯性锁(Ⅳ)位于惯性锁滑道(201)中，惯性锁滑道(201)、齿条滑道(202)设置在器件层外边框(231)上，衬底滑道(203)设置在器件层衬底(232)上。2.根据权利要求1所述的一种加速度筛选延时MEMS安保装置，其特征在于：所述的齿条(Ⅰ)包括硅隔板(228)，硅隔板(228)左侧为齿条渐开线齿(204)，硅隔板(228)上刻有硅通孔(205)，硅隔板(228)下方连接有配重衬底(206)。3.根据权利要求1所述的一种加速度筛选延时MEMS安保装置，其特征在于：所述的齿轮(Ⅱ)一侧设有擒纵机构齿(207)，擒纵机构齿(207)和卡摆(Ⅲ)配合；另一侧设有齿轮渐开线齿(20...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡腾江，王柯心，赵玉龙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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