新型三維MEMS矢量水聽器的設計.pdf

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1、第26卷第7期傳感技術學報V01.26No.7CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS2013年7月Ju1.2013DesignofANovelThree-DimensionalVectorHydrophoneBasedonMEMSL/Zhen,ZHANGGuoju',XUEChenyang,(1.KeyLaboratoryofInstrumentationScienceandDynamicMeasurement,Min~tryofEducation,Taiyuan030051,China;2.S

2、cienceandTechnologyonElectronicTestandMeasurementLaboratoryNonhUniversityofChina,Taiyuan030051,China)Abstract:Accordingtotherequirementsofhighsensitivity,lowfrequencyandmallvolumethree—dimensionalvectorhydrophone,anewkindofthree-dimensionalMEMSvectorhydrophoneimitat

3、edfish’Slaterallinesenseorganisproposedinthispaper.MultipleciliastructureofthehydrophoneisusedtoreceivedtheacousticinformationofX,YandZdirections.ThepiezoresistivereasonablepositionisobtainedthroughfiniteelementanalysisbyANSYS,andtheresonancefrequencyis1.5kHz.Astand

4、ingwavebarretestresultsshowthat:thesensitivityrangeofthehydrophonecanbefrom-200dBtoabout一180dB;andithasagoodfrequencyresponsecharacteristicsin25Hz~2000Hzband:directivitytestsdisplaythatthehydrophonehasagood”8”一shapeddirectivity,andthedirectivityresolutioniSnotlessth

5、en30dB.Keywords:vectorhydrophone;MEMS;ANSYS;bionicEEACC:2575D;2860Cdoi:10.3969/j.issn.1004—1699.2013.07.010新型三維MEMS矢量水聽器的設計術李振,張國軍,薛晨陽'(1.中北大學儀器科學與動態(tài)測試教育部重點實驗室,太原030051;2.中北大學電子測試技術重點實驗室,太原030051)摘要:根據(jù)國內對高靈敏度、低頻小體積三維矢量水聽器的需求,提出了一種仿魚側線纖毛的MEMS三維矢量水聽器。該水聽器采用多纖毛結構分別用來接收

6、、y與z方向的聲信息,采用ANSYS進行仿真,靜力分析得出了布放壓阻的合理位置,諧響應分析得出該結構的固有頻率在1.5kHz左右;駐波桶校準測試結果表明:該水聽器的靈敏度范圍在-200dB到一180dB左右;在25Hz一2000Hz頻段內具有良好的頻響特性;指向性分辨率大于等于30dB,具有良好的“8”字形指向性。關鍵詞:矢量水聽器;MEMS;ANSYS;仿生中圖分類號:TB565.1文獻標識碼:A文章編號:1004—1699(2013)07—0950—05為了能夠在低頻、小尺度陣形下獲得一定的空間由中北大學研制的二維納機電仿

7、生矢量水聽器,是一增益,且能給出水下目標精確的方位信息,矢量水聽款小體積、高靈敏度、矢量性的水聽器,相對于當前國器是一種最佳的選擇¨J。在矢量水聽器發(fā)展過程內的矢量水聽器具有體積小、低頻響應好、指向性、剛中,先后采用不同工作原理,在設計和制作方面出現(xiàn)性安裝等特點],但也存在只能實現(xiàn)水平定位不能了各種各樣的形式。具有代表性的主要為動圈式和實現(xiàn)水下空間定位的缺陷,不能有效定位水下目標,壓電式的同振矢量水聽器J,近些年來隨著科學技為此亟需研制三維納機電矢量水聽器。術的不斷進步,利用各種新型敏感機理來探測水聲信本文在原有二維納機電仿生

8、矢量水聽器的基礎號的報道屢見不鮮,比如英國和法國制作的PVDF薄上,結合聲學理論提出了一種仿魚側線感覺器的膜矢量水聽器,這種水聽器已經用在兩國的潛艇上。MEMS三維壓阻矢量水聽器,對其進行了理論分析仿生學是一門模仿生物的特殊本領,利用生物的結構和實驗研究,得到了一些有意義的結

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