【摘要】：針對爆炸箔起爆系統(tǒng)的低能化、小型化、集成化以及低成本發(fā)展需求,本文基于微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)和低溫共燒陶瓷(LTCC)技術(shù)分別實現(xiàn)了爆炸箔起爆器的集成化設(shè)計與制備,并對制備的集成爆炸箔起爆器進行了性能表征;同時還開展了適用于爆炸箔起爆器一體化集成的平面三電極高壓開關(guān)的研究。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)采用MEMS工藝實現(xiàn)了爆炸箔起爆器的批量化原位集成制備。利用光子多普勒速度測試(PDV)系統(tǒng)研究表明,復合飛片的速度隨著發(fā)火電壓的增加逐漸增大;而在相同發(fā)火條件下,復合飛片的速度隨著加速膛直徑的減小反而逐漸增加,即加速膛直徑等于橋箔寬度時獲得的復合飛片速度最大。在0.22μF電容放電條件下,起爆裝藥密度為1.60g·cm-3的HNS炸藥的最低發(fā)火電壓約為1.4kV。(2)利用LTCC技術(shù)完成了爆炸箔起爆器的一體化集成燒結(jié)。在0.22μF電容放電條件下,Au橋箔驅(qū)動的陶瓷飛片的速度隨著發(fā)火電壓的升高先增大后減小,在2.50kV發(fā)火電壓下陶瓷飛片的速度最大,約為2422m/s。起爆裝藥密度為1.60g.cm-3的HNS炸藥結(jié)果表明,Au橋箔的最小發(fā)火電壓為2.5kV,Ag橋箔的最小起爆電壓為2.8kV。(3)依據(jù)傳統(tǒng)氣體開關(guān)的工作模式設(shè)計平面三電極高壓開關(guān),通過直接刻蝕PCB覆銅板和利用LTCC工藝制備出平面三電極開關(guān),簡化了制備工藝。對制備的開關(guān)性能研究得出:開關(guān)在氬氣和空氣兩種氛圍下,自擊穿電壓與主電極間隙均呈線性正相關(guān),而電極的形狀則影響不大;開關(guān)的工作電壓為其自擊穿電壓的78%～92%時,延遲時間最短;在空氣環(huán)境下,多弧道開關(guān)相比單弧道開關(guān)可提高電流的峰值和縮短延遲時間;開關(guān)的平均電感約為72nH,平均電阻約為120mΩ。同時在空氣環(huán)境下,研究對比了三種開關(guān)的性能得出,研制的PCB與LTCC平面三電極開關(guān)的峰值電流、延遲時間、放電周期以及固有電感均優(yōu)于商用的冷陰極觸發(fā)開關(guān)。
【圖文】：

邐Ｅｔｃｈ邋Ａｒｅａ逡逑圖１．２硅基爆炸箔起爆器結(jié)構(gòu)示意圖逡逑１９９８年，美國ＣＴＢｒｉｅｎ等人［６］基于ＭＥＭＳ工藝設(shè)計了一種如圖１．３所示的將換能元逡逑組件模塊化以及與放電回路全集成的全固態(tài)集成爆炸箔起爆系統(tǒng)。逡逑Ｍｅｔａｌ邋Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ邋Ｔｒｉｇｇｅｒ邋—Ｍｅｔａｌ邋Ｆｏｉｌ邋ｐ邋｜邋Ｐｏｌｙｍｅｒ邋Ｆｌｙｅｒ逡逑□邐Ｓｌａｐｐｅｒ邐．邋＼邋：逡逑Ｓｗｉｔｃｈ邋ｉ邐／逡逑Ｒｅｓｉｓｔｏｒ邋Ｃａｐａｃｉｔｏｒ逡逑Ｔｏｐ邋Ｖｉｅｗ邐Ｓｉｄｅ邋Ｖｉｅｗ逡逑圖１．３全固態(tài)集成爆炸箔起爆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖逡逑該系統(tǒng)包括采用集成電路工藝一體化集成的平面高壓電容、平面高壓^u關(guān)、發(fā)火回逡逑路、金屬爆炸箔、飛片層和加速膛等。平面高壓電容由在基底上交替沉積的金屬層和電逡逑介質(zhì)層組成，層數(shù)可根據(jù)電容值確定，且金屬層之間形成錯位，以方便電連接。平面高逡逑壓開關(guān)的觸發(fā)極可以在電脈沖的作用下?lián)舸┤龑与娊^緣層導通脈沖大電流。集成爆炸箔逡逑３逡逑

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【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ560.1

【參考文獻】

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本文編號：2707804