【摘要】：基于MEMS技術(shù)和仿生學(xué)原理的MEMS矢量水聽器,因具有低成本、小體積、矢量性等特點(diǎn),在水聲探測領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而,在諸多領(lǐng)域,例如深水炸彈,因其僅需探測下沉方向的目標(biāo)信息,同時(shí)需抑制其它方向的干擾信息,只需一維矢量水聽器;再如數(shù)字診療器械—聽診器,僅需拾取體內(nèi)方向的生理信息,同樣僅需一維矢量傳感器。為此,在前人研究工作的基礎(chǔ)上,本文重點(diǎn)開展一維MEMS矢量水聽器的研究。本文首先結(jié)合仿生學(xué)原理和水聲傳播理論以及國內(nèi)MEMS加工水平,設(shè)計(jì)了一種新型的一維MEMS矢量水聽器微結(jié)構(gòu),并建立了微結(jié)構(gòu)的理論模型。其次,利用ANSYS Workbench仿真軟件對微結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得到了最優(yōu)參數(shù)解,并對微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元仿真分析。針對一維微結(jié)構(gòu)的最優(yōu)尺寸,探討并設(shè)計(jì)了芯片的具體工藝制備流程,利用L-edit軟件對一維微結(jié)構(gòu)版圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)和繪制。在制備過程中,針對每步工藝都做了詳細(xì)的說明,對工藝流程中出現(xiàn)的問題給予了相應(yīng)的解釋,并對關(guān)鍵工藝進(jìn)行了探討與試驗(yàn),最終得到了一維MEMS矢量水聽器芯片微結(jié)構(gòu)。最后對一維MEMS矢量水聽器芯片進(jìn)行了測試,測試結(jié)果顯示芯片尺寸形貌完整、結(jié)構(gòu)可動和壓敏電阻一致性尚可,從而驗(yàn)證了該工藝設(shè)計(jì)的合理性和制備過程的可行性,也為后續(xù)MEMS器件的進(jìn)一步研制積累了工藝制備經(jīng)驗(yàn)。
【圖文】：

邐中北大學(xué)學(xué)位論文邐逡逑世界上第一部有關(guān)聲矢量傳感器技術(shù)的專著，該書較系統(tǒng)地講述了聲矢量傳感器技術(shù)的逡逑相關(guān)理論及其應(yīng)用。１９５６年，水聽器領(lǐng)域的經(jīng)典論文《Ｈｙｄｒｏｐｈｏｎｅ邋ｆｏｒ邋ｍｅａｓｕｒｉｎｇ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ逡逑ｖｅｌｏｃｉｔｙ》由Ｌｅｓｌｉｅ等發(fā)表在ＪＡＳＡ上，論文中提出了一種為同振型矢量水聽器的發(fā)展奠逡逑定了基礎(chǔ)的能同步共點(diǎn)測量水質(zhì)點(diǎn)振速的水聽器模型［５］。如圖１．２所示為前蘇聯(lián)科學(xué)院逡逑遠(yuǎn)東分院太平洋海洋技術(shù)研究所研制的三維同振球型質(zhì)點(diǎn)振速水聽器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意逡逑圖如圖１．７所示，，當(dāng)時(shí)，它是世界上舉世無雙的，并在工程應(yīng)用上取得了極大的成功。逡逑通過一系列的研宄和實(shí)驗(yàn)可以得出：就信噪比而言，該三維矢量水聽器比單一的聲壓水逡逑器１０ｄＢ２０ｄＢ，工

，，的研宄和實(shí)驗(yàn)可以得出：就信噪比而言，該三維矢量水聽器比單一的１０ｄＢ到２０ｄＢ，表明了在工程應(yīng)用方面矢量水聽器的優(yōu)勢逡逑Ｕ三維同振球型質(zhì)點(diǎn)振速水聽器邐圖〗．２邐維矢量水聽器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)逡逑，美國利用五個(gè)矢量水聽器組成垂直線陣，并利用該線陣進(jìn)行了海洋ｌ，如圖Ｌ３所示。測量結(jié)果表明：在環(huán)境噪聲譜級測量方面，與聲壓水聽器下降了邋６－８ｄＢ。逡逑
【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】：2018
【分類號】：TB565.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2592041