摘要：与加速度计不同,多阈值加速度开关无需复杂的辅助电路和控制单元即可根据外界加速度的变化来快速切换不同工作状态,具有集惯性传感与执行于一体、无功耗和可靠性高的优点,在航空航天、车辆安全和武器引信系统具有广泛的应用前景.目前单阈值加速度开关的研究已较为成熟,而多阈值加速度开关的设计则依赖于将多个单阈值加速度开关并联来实现,不仅容易造成测量系统复杂而且降低可靠性.本文利用5稳态机构的阈值跳跃特性,设计和研制了一种具有脉宽识别功能的抗过载多阈值加速度开关.引入磁性柔性触点梁结构,利用其吸合特性有效解决了加速度开关过载回弹的问题.考虑气膜阻尼和空间磁场耦合的影响,建立了5阈值加速度开关的动力学设计模型,分析了加速度阈值和脉宽对开关动作的影响.数值仿真与实验结果表明,所设计的加速度开关仅对特定脉宽的阈值加速度敏感,在10ms矩形脉冲加速度载荷激励下,具有双向6阈值加速度感应功能,阈值分别为ad1=3.78g,ad2=10.2g,ad3=6.95,ad4=4.9g,ad5=8.47g,ad6=5.6g,且最大抗过载能力可达到第一阈值加速度的15.3倍,第二阈值加速度的4.5倍和第三阈值加速度的2.9倍,为研制新型机械智能型惯性器件提供了新的思路。
