新型三维MEMS矢量水听器的设计.pdf

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1、第26卷第7期传感技术学报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新型三维MEMS矢量水听器的设计术李振，张国军，薛晨阳'(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051；2．中北大学电子测试技术重点实验室，太原030051)摘要：根据国内对高灵敏度、低频小体积三维矢量水听器的需求，提出了一种仿鱼侧线纤毛的MEMS三维矢量水听器。该水听器采用多纤毛结构分别用来接收

6、、y与z方向的声信息，采用ANSYS进行仿真，静力分析得出了布放压阻的合理位置，谐响应分析得出该结构的固有频率在1．5kHz左右；驻波桶校准测试结果表明：该水听器的灵敏度范围在-200dB到一180dB左右；在25Hz一2000Hz频段内具有良好的频响特性；指向性分辨率大于等于30dB，具有良好的“8”字形指向性。关键词：矢量水听器；MEMS；ANSYS；仿生中图分类号：TB565．1文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)07—0950—05为了能够在低频、小尺度阵形下获得一定的空间由中北大学研制的二维纳机电仿

7、生矢量水听器，是一增益，且能给出水下目标精确的方位信息，矢量水听款小体积、高灵敏度、矢量性的水听器，相对于当前国器是一种最佳的选择¨J。在矢量水听器发展过程内的矢量水听器具有体积小、低频响应好、指向性、刚中，先后采用不同工作原理，在设计和制作方面出现性安装等特点]，但也存在只能实现水平定位不能了各种各样的形式。具有代表性的主要为动圈式和实现水下空间定位的缺陷，不能有效定位水下目标，压电式的同振矢量水听器J，近些年来随着科学技为此亟需研制三维纳机电矢量水听器。术的不断进步，利用各种新型敏感机理来探测水声信本文在原有二维纳机电仿生

8、矢量水听器的基础号的报道屡见不鲜，比如英国和法国制作的PVDF薄上，结合声学理论提出了一种仿鱼侧线感觉器的膜矢量水听器，这种水听器已经用在两国的潜艇上。MEMS三维压阻矢量水听器，对其进行了理论分析仿生学是一门模仿生物的特殊本领，利用生物的结构和实验研究，得到了一些有意义的结