MEMS仿生矢量水聽器因其小體積、矢量性、低成本和剛性安裝等特點(diǎn)在水下探測(cè)方面發(fā)揮了重要作用。然而,在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中仍然存在一些問題。例如,矢量水聽器在水下定位中存在左右舷模糊的問題和水聽器在封裝后靈敏度明顯降低的問題等。本文在MEMS仿生矢量水聽器已有研究成果的基礎(chǔ)上,以解決上述問題為基本目標(biāo),并在保證一定工作帶寬的前提下,提高M(jìn)EMS水聽器的靈敏度和定位能力,完成了聲壓—質(zhì)點(diǎn)振速復(fù)合式MEMS矢量水聽器的設(shè)計(jì)并對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試。首先,文中簡(jiǎn)要介紹了纖毛式微結(jié)構(gòu)的仿生原理、水聲拾振原理和傳感原理。然后對(duì)MEMS纖毛式微結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化,通過建立雙自由度的力學(xué)模型對(duì)十字梁上應(yīng)力和微結(jié)構(gòu)的固有頻率進(jìn)行理論分析得出最終表達(dá)式。隨后,得到一個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值區(qū)間,使得靈敏度和工作帶寬同時(shí)提高。通過對(duì)力學(xué)模型分析、流固耦合分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的對(duì)比結(jié)果得出,該數(shù)值區(qū)間可以有效解決現(xiàn)階段MEMS矢量水聽器靈敏度和工作帶寬相互抑制的問題。其次,進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在保證一定工作帶寬的條件下以提高水聽器靈敏度為目標(biāo)提出了兩種矢量水聽器的微結(jié)構(gòu)模型,利用有限元仿真軟件對(duì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化和靜力學(xué)、模態(tài)以及流... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

AN/SSQ系列浮標(biāo)

圖 1.1 AN/SSQ 系列浮標(biāo) 圖 1.2 中性浮力水聽器對(duì)于美國(guó)水聽器的生產(chǎn)廠家而言，貢獻(xiàn)最大的應(yīng)屬 Wilcoxon 公司，在美海軍的支下，該公司曾在二十世紀(jì)八十年代就設(shè)計(jì)生產(chǎn)了型號(hào)為 TV-001 的三維水聽器，并在十一世紀(jì)初應(yīng)用于拖曳陣[14-15]。除此之外該公司還研制了 VS 系列水聽器,現(xiàn)在市場(chǎng)上研最多的是 H 系列，主要為 H505L（靈敏度-160dB，工作帶寬 2Hz-10KHz，最大工水深 250m）和 H507A（靈敏度-188dB，工作帶寬 10Hz-100KHz，最大工作水深 1000m

圖 1.1 AN/SSQ 系列浮標(biāo) 圖 1.2 中性浮力水聽器對(duì)于美國(guó)水聽器的生產(chǎn)廠家而言，貢獻(xiàn)最大的應(yīng)屬 Wilcoxon 公司，在美海軍的支持下，該公司曾在二十世紀(jì)八十年代就設(shè)計(jì)生產(chǎn)了型號(hào)為 TV-001 的三維水聽器，并在二十一世紀(jì)初應(yīng)用于拖曳陣[14-15]。除此之外該公司還研制了 VS 系列水聽器,現(xiàn)在市場(chǎng)上調(diào)研最多的是 H 系列，主要為 H505L（靈敏度-160dB，工作帶寬 2Hz-10KHz，最大工作水深 250m）和 H507A（靈敏度-188dB，工作帶寬 10Hz-100KHz，最大工作水深 1000m）。最近，美國(guó)海軍在亞洲太平洋地區(qū)布置了一種全天候被動(dòng)聲吶，有很強(qiáng)的靜音潛艇探測(cè)能力，距離可以達(dá)到 300 海里，具有矢量探測(cè)性、定位精確和易于隱蔽等優(yōu)點(diǎn)，成為美國(guó)海軍建設(shè)近海反潛預(yù)警系統(tǒng)的主要部分。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高靈敏度扇面纖毛式MEMS矢量水聽器[J]. 楊晟輝,丁俊文,張國(guó)軍,裴毓,尚珍珍.  壓電與聲光. 2018(04)
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[3]高靈敏度寬頻帶一維MEMS矢量水聽器[J]. 丁俊文,張國(guó)軍,楊晟輝,尚珍珍,張文棟.  微納電子技術(shù). 2017(10)
[4]MEMS仿生矢量水聽器微結(jié)構(gòu)力學(xué)建模及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 王續(xù)博,張國(guó)軍,郭楠,郭靜,張文棟.  強(qiáng)激光與粒子束. 2016(02)
[5]組合式MEMS三維矢量水聲傳感器[J]. 郭楠,張國(guó)軍,劉夢(mèng)然,簡(jiǎn)澤明,張文棟.  微納電子技術(shù). 2015(09)
[6]參數(shù)未知的艦船輻射噪聲檢測(cè)方法[J]. 張曉勇,羅來源.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2015(04)
[7]MEMS矢量水聽器封裝的流體-結(jié)構(gòu)相互作用[J]. 劉夢(mèng)然,簡(jiǎn)澤明,張國(guó)軍,張文棟.  光學(xué)精密工程. 2015(05)
[8]MEMS矢量水聽器減振結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究[J]. 郭楠,張國(guó)軍,簡(jiǎn)澤明,劉夢(mèng)然,張文棟.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(03)
[9]MEMS仿生矢量水聽器二次集成的誤差分析測(cè)試[J]. 劉源,王麗娟,趙鵬,申輝,趙龍,張國(guó)軍.  微納電子技術(shù). 2015(01)
[10]流體對(duì)MEMS矢量水聽器共振頻率的影響[J]. 劉源,陳麗紅,張國(guó)軍,趙鵬,申輝,張文棟.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(06)

博士論文
[1]微型矢量水聽器研究[D]. 陳麗潔.哈爾濱工程大學(xué) 2006

碩士論文
[1]一維MEMS矢量水聽器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝制備[D]. 丁俊文.中北大學(xué) 2018
[2]差分型MEMS矢量水聽器的研制[D]. 王續(xù)博.中北大學(xué) 2016
[3]自主式機(jī)器魚人工側(cè)線系統(tǒng)環(huán)境感知研究[D]. 李淵.廣西科技大學(xué) 2015
[4]機(jī)器魚人工側(cè)線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與環(huán)境感知研究[D]. 仲昆.華東交通大學(xué) 2014
[5]矢量水聽器低頻校準(zhǔn)裝置研究[D]. 宋樹平.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[6]三維矢量水聽器及其成陣研究[D]. 邢世文.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[7]硅微MEMS仿生矢量水聲傳感器研究[D]. 陳尚.中北大學(xué) 2008
[8]水雷反潛中探測(cè)技術(shù)的研究與分析[D]. 袁茂錢.西南交通大學(xué) 2008
[9]矢量水聽器校準(zhǔn)裝置研究[D]. 范繼祥.哈爾濱工程大學(xué) 2007
[10]高精度微定位器結(jié)構(gòu)與控制研究[D]. 熊本炎.西北工業(yè)大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3015314