矢量水聽(tīng)器因其偶極子指向性及強(qiáng)抗干擾能力,是聲納系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)之一。本文設(shè)計(jì)并制作一種基于MEMS納米線結(jié)構(gòu)的熱絲式矢量水聽(tīng)器,具有“8”字指向性,可以廣泛應(yīng)用于水聲學(xué)測(cè)量的各個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)熱絲式MEMS質(zhì)點(diǎn)振速傳感器的靈敏度與兩根熱絲間距、熱絲耗散功率和質(zhì)點(diǎn)振速等關(guān)鍵因素的理論和仿真分析,確定了傳感器的最優(yōu)幾何尺寸和工作條件。針對(duì)熱絲式MEMS質(zhì)點(diǎn)振速傳感器應(yīng)用到水下時(shí),其靈敏度嚴(yán)重衰減的問(wèn)題,提出了一種雙圓柱增敏結(jié)構(gòu),通過(guò)流體仿真分析,優(yōu)化了增敏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并設(shè)計(jì)了一種水下應(yīng)用的封裝結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了熱絲式MEMS矢量水聽(tīng)器的信號(hào)處理電路,包括電源模塊、R/V轉(zhuǎn)換電路模塊和儀表放大電路模塊。文中對(duì)三種R/V轉(zhuǎn)換電路方案—差分電橋電路、惠斯通電橋電路和鏡像電流源電橋電路進(jìn)行了比較分析,選擇了可控性強(qiáng)、信噪比高的鏡像電流源電橋電路作為轉(zhuǎn)換電路的主要部分。對(duì)設(shè)計(jì)的熱絲式MEMS矢量水聽(tīng)器進(jìn)行了性能測(cè)試。在空氣半消聲室及矢量水聽(tīng)器水下駐波場(chǎng)校準(zhǔn)裝置中的測(cè)試表明:其在20²000Hz頻段內(nèi),增敏結(jié)構(gòu)對(duì)聲波信號(hào)放大約10dB,研制的矢量水聽(tīng)器工作頻段為20⁸... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：67 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

現(xiàn)代潛艇各種聲吶的分布位置

圖 1.2 質(zhì)點(diǎn)振速水聽(tīng)器(左:SV-2,右:SV-1)圖 1.3 三維同振球型質(zhì)點(diǎn)振速水聽(tīng)器不斷發(fā)展與變革，新型傳感機(jī)理相繼被國(guó)海軍用于潛艇的采用 PVDF 薄膜制作的 Optical interference type micro hydr光纖水聽(tīng)器等。此外在上世紀(jì)九十年代

圖 1.3 三維同振球型質(zhì)點(diǎn)振速水聽(tīng)器著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與變革，新型傳感機(jī)理相繼被應(yīng)用在水聽(tīng)器如已被英法兩國(guó)海軍用于潛艇的采用 PVDF 薄膜制作的水聲傳感器東京大學(xué)報(bào)導(dǎo)的 Optical interference type micro hydrophone fabrica-machining 中的光纖水聽(tīng)器等。此外在上世紀(jì)九十年代，荷蘭的 H-E 首次提出了一種 μ-flown 傳感器，如圖 1.4 所示，它可以用于直接測(cè)點(diǎn)振速[9,10]，又具有與頻率無(wú)關(guān)的“8”字指向性，工作頻率覆蓋全 MEMS 器件，易于小型化。


本文編號(hào)：2981742