【摘要】：矢量水聽器作為一種能夠同時(shí)獲得聲場標(biāo)量信息和矢量信息的水聽器，得到國內(nèi)外水聲領(lǐng)域的高度重視。由中北大學(xué)研制的二維MEMS仿生矢量水聽器具有體積小、低頻響應(yīng)好，剛性安裝等優(yōu)點(diǎn)，但也存在只能實(shí)現(xiàn)二維平面定向，無法有效確定水下目標(biāo)空間方位的缺陷。為實(shí)現(xiàn)水下聲目標(biāo)空間定向，本文對MEMS仿生三軸向壓阻矢量水聽器進(jìn)行了研究。 首先，本文在分析研究魚類側(cè)線感覺器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了水聽器的MEMS仿生三軸微結(jié)構(gòu)；應(yīng)用聲學(xué)、彈性力學(xué)等知識，結(jié)合ANSYS有限元分析軟件，對MEMS微結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得出了結(jié)構(gòu)參數(shù)和應(yīng)力、頻率之間的關(guān)系，在綜合考慮MEMS微結(jié)構(gòu)靈敏度、固有頻率后，確定了三軸MEMS微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸；通過仿真確定了壓敏電阻的位置，并設(shè)計(jì)了MEMS微結(jié)構(gòu)惠斯通電橋的連接方式。 然后，，結(jié)合外協(xié)加工單位的工藝要求，設(shè)計(jì)了工藝流程和加工版圖，完成了MEMS結(jié)構(gòu)的加工。根據(jù)MEMS基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的尺寸和應(yīng)用方式，完成MEMS芯片的封裝以及垂直纖毛與MEMS芯片的二次集成，設(shè)計(jì)了針對該三軸MEMS微結(jié)構(gòu)的信號提取電路圖，并對三軸MEMS微結(jié)構(gòu)進(jìn)行聲學(xué)封裝，制作出MEMS仿生三軸向壓阻矢量水聽器的模型樣機(jī)。最后，完成了MEMS仿生三軸向壓阻矢量水聽器的測試。先采用振動臺驗(yàn)證MEMS仿生三軸微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性，在此基礎(chǔ)上采用水聽器校準(zhǔn)裝置驗(yàn)證MEMS仿生三軸向壓阻矢量水聽器的性能。頻響測試顯示在800Hz以下頻段，水聽器三個(gè)方向的靈敏度都不小于-200dB(0dB=1V/μPa，電路板放大倍數(shù)為50dB)，并且各方向的頻響曲線近似為線性關(guān)系增長。指向性測試顯示該水聽器具有8字形指向性，指向性分辨率為-30dB左右，軸向靈敏度最大值不對稱性小于1.2dB，能夠?qū)崿F(xiàn)空間定向。耐壓測試顯示該水聽器能夠承受2MPa靜水壓力，即工作深度為200m。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB565.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 謝斌;薛晨陽;張文棟;熊繼軍;張斌珍;陳尚;;硅微仿生矢量水聲傳感器研制[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2006年05期

2 喬慧;劉俊;張斌珍;張文棟;熊繼軍;薛晨陽;;一種新型壓阻式硅微仿生矢量水聽器的設(shè)計(jì)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2008年02期

3 許姣;張國軍;石歸雄;王曉瑤;劉細(xì)寶;張文棟;;纖毛式矢量水聽器新型封裝結(jié)構(gòu)的研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2011年04期

4 劉細(xì)寶;張國軍;薛晨陽;許姣;王曉瑤;于佳琪;李輝;;矢量水聽器的芯片級減震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2011年06期

5 陳洪娟,洪連進(jìn);基于壓電加速度計(jì)的同振型矢量水聽器的設(shè)計(jì)[J];傳感器技術(shù);2003年03期

6 陳麗潔;張鵬;徐興燁;王福江;;矢量水聽器綜述[J];傳感器與微系統(tǒng);2006年06期

7 蔡夫深,王蕊;一種壓阻式壓力傳感器溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)[J];傳感器世界;2005年05期

8 李振;張國軍;薛晨陽;薛南;劉宏;陳桂英;;MEMS仿生矢量水聽器封裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2013年01期

9 解寶興;郝?lián)碥?程玲;;水下遠(yuǎn)程探測的研究和發(fā)展方向[J];艦船科學(xué)技術(shù);2008年03期

10 卓賢軍;張佳煒;;極低頻電磁波在海水中的傳播特性[J];艦船科學(xué)技術(shù);2011年06期

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2 陳麗潔;微型矢量水聽器研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

本文編號：2532391