基于增敏结构的热丝式MEMS矢量水听器研究
矢量水听器因其偶极子指向性及强抗干扰能力,是声纳系统研究的热点之一。本文设计并制作一种基于MEMS纳米线结构的热丝式矢量水听器，具有“8”字指向性，可以广泛应用于水声学测量的各个领域。 通过对热丝式MEMS质点振速传感器的灵敏度与两根热丝间距、热丝耗散功率和质点振速等关键因素的理论和仿真分析，确定了传感器的最优几何尺寸和工作条件。 针对热丝式MEMS质点振速传感器应用到水下时,其灵敏度严重衰减的问题,提出了一种双圆柱增敏结构,通过流体仿真分析,优化了增敏结构设计,并设计了一种水下应用的封装结构。设计了热丝式MEMS矢量水听器的信号处理电路，包括电源模块、R/V转换电路模块和仪表放大电路模块。文中对三种R/V转换电路方案—差分电桥电路、惠斯通电桥电路和镜像电流源电桥电路进行了比较分析，选择了可控性强、信噪比高的镜像电流源电桥电路作为转换电路的主要部分。 对设计的热丝式MEMS矢量水听器进行了性能测试。在空气半消声室及矢量水听器水下驻波场校准装置中的测试表明：其在20~2000Hz频段内,增敏结构对声波信号放大约10dB,研制的矢量水听器工作频段为20~800Hz,灵敏度达到-199dB@800Hz；具有良好的“8”字指向性，且指向性曲线平滑，横向抑制比约为30dB。
MEMS矢量水听器;增敏结构;信号处理电路;R/V转换电路
中国计量大学
硕士
仪器仪表工程
郑慧峰;冯莱
2018
中文
TB565.1
2019-04-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）