發(fā)布時間：2021-04-17 20:17

　　在聲學系統(tǒng)的應用或開發(fā)過程中,聲壓的測量、聲波波形的還原、聲波頻率的確定都具有重要的意義。目前,市面上的聲壓傳感器大多是基于懸浮膜的電容式傳感器。該類型傳感器的問題在于,一方面,懸浮膜對聲壓的傳感靈敏度較低;另一方面,電學傳感器抗電磁干擾能力差、靈敏度有限。針對上述問題,本文對基于MEMS懸臂梁的光學聲壓傳感器進行了研究。本文用一維諧振子模型分析了懸臂梁的動力學過程,給出一階諧振頻率的表達式,推導出頻率響應函數(shù),設計了懸臂梁的尺寸參數(shù)。隨后,本文采用COMSOL軟件仿真懸臂梁的諧振頻率、諧振模態(tài)以及靜壓作用下的形變�；谏鲜隼碚�,本文設計了懸臂梁F-P腔聲壓傳感器。首先,分析了F-P腔測量懸臂梁形變的原理,制作了懸臂梁器件并用該器件搭建了F-P腔傳感器,獲得了12dB的條紋對比度。隨后,本文對傳感器進行了聲壓測試,在一階本征頻率下,傳感器的靈敏度為3.404 V/Pa,最小可探測聲壓為1.6mPa/Hz。此外,本文還進行了振動測試,在一階本征頻率下,傳感器的靈敏度為8.08V/g,,是參考加速度計的156倍。在測試過程中,F-P腔傳感器出現(xiàn)了工作點飄動的問題,進而造成輸出結果的不穩(wěn)定。... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

MEMS結構示意圖

在生物化領域的應用也得到了廣泛的研究。1999 年，瑞士巴使用表面鍍膜的懸臂梁陣列來測量水蒸氣、氫氣、天然香料間利用懸臂梁所產生的形變與化學物質的濃度成正相關這一特量懸臂梁的形變，成功實現(xiàn)了電子“鼻子”的制作如圖 1-2tz 等人在 Science 上報道了一篇利用懸臂梁陣列檢測核苷酸雜 所示，實驗所用的懸臂梁長、寬、厚分別為 500 m、100 50 。圖 1-4 是懸臂梁陣列測量 DNA 雜交的原理圖。起始懸核苷酸（分別為紅色和藍色）的懸臂梁高度相同（如圖 A 所酸（綠色，可與紅色寡核苷酸雜交）時，其中一個懸臂梁（原致兩個懸臂梁出現(xiàn)高度差（如圖 B 所示）。而當注入另一種匹與藍色寡核苷酸雜交）時，另一懸臂梁（原藍色）也將發(fā)生形高度差消失（如圖 C 所示）。通過測量兩個懸臂梁的高度差即況。

用于DNA雜交檢測的懸臂梁陣列SEM圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于物聯(lián)網的環(huán)境噪聲監(jiān)測系統(tǒng)研究[J]. 劉向舉,李敬兆,劉麗娜.  傳感器與微系統(tǒng). 2014(09)
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[6]PZT厚膜及高頻超聲換能器的研究[J]. 溫建強,劉美麗.  應用聲學. 2010(01)
[7]基于PVDF壓電薄膜的脈搏測量系統(tǒng)研究[J]. 舒方法,石俊.  壓電與聲光. 2008(01)
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[9]幽靈的外衣 潛艇隱身技術的發(fā)展[J]. 焦方金.  艦載武器. 2003(01)
[10]次聲波在油田開發(fā)中的應用[J]. 邵長金.  物理. 1997(10)

博士論文
[1]螺旋槳空泡性能及低噪聲螺旋槳設計研究[D]. 胡健.哈爾濱工程大學 2006

碩士論文
[1]基于PZT厚膜的MEMS超聲換能器[D]. 張晉弘.中國科學技術大學 2009



本文編號：3144077