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基于丁腈橡胶帽封装的MEMS仿生水听器的设计
针对现有封装结构会对灵敏度造成一定程度的损失,使现有水听器的灵敏度小于水听器芯片裸测灵敏度的问题,改用了透声性能好、耐腐蚀的丁腈橡胶( NBR)制作的透声帽,并对现有的矢量水听器的封装外壳进行相应的优化设计。该封装结构的水听器的共振频率降低到50 Hz以下,水听器所感兴趣的频段(50 Hz~4 kHz)不会受到封装谐振的干扰,拓宽了水听器的工作频段。该封装的灵敏度提高到几乎与裸片的灵敏度一致,达到(-170±2)dB,并优化金属管壳的圆盘的尺寸,即水听器最大径,由36 mm缩小至28 mm,使水听器的封装进一步小型化。刘梦然,简泽明,张国军,张文栋 - 传感技术学报文章来源： 万方数据 -
流体对MEMS矢量水听器共振频率的影响
由中北大学研制的MEMS仿生矢量水听器具有低频、灵敏度高等性能特点,但是由于流体的影响,水听器微结构在空气中的共振频率与液体中不同,为此研究了流体对MEMS矢量水听器共振频率的影响.首先,理论上分析了流体对共振频率的影响.然后,采用ANSYS对空气中和液体中MEMS矢量水听器的共振频率进行仿真.最后分别采用振动台和矢量水听器校准系统进行了测试.结果表明MEMS矢量水听器在水中的共振频率较空气中下降了约31.2%.刘源,陈丽红,张国军,赵鹏,申辉,张文栋 - 传感技术学报文章来源： 万方数据 -
一种MEMS水听器信号去噪的组合算法研究
针对MEMS水听器采集的数据“淹没”在强噪声场中的问题,提出采用LMS自适应噪声对消与Fourier变换滤波相结合的组合算法实现MEMS水听器的信噪分离。在信号频率已知的情况下,设计了一种自适应噪声对消和Fourier变换滤波组合算法的滤波器,对提取后的信号与理想信号做性能对比。仿真实验表明:该组合算法在-15 dB的强噪声场中仍有较高的分辨精度和提取效果,对搜寻类似于“黑匣子”等情况比较适宜,并将设计的滤波器用于中北汾机测试实验的信噪分离中,结果验证了该算法具有良好的高效性和实用性。梁斌,王鹏,白艳萍 - 传感技术学报文章来源： 万方数据 -
纳机电矢量水听器耐压结构设计
纳机电矢量水听器具有低频性能好,灵敏度高等性能优点,在深海探测领域具有巨大的应用潜力,为满足超深水工作的要求提出了绝缘托盘式新型封装结构,解决了纳机电矢量水听器的耐高静水压技术难题。首先,进行聚氨酯透声帽外围封装承压分析,理论论证聚氨酯基体树脂材料的极限耐静水压强度为42.3 MPa。然后,对MEMS芯片输出电压进行理论计算以及对其进行模态仿真,得出在高达20 MPa的静水压作用下,传感器的输出灵敏度基本无变化,而且工作频带有所拓宽。测试结果表明:改进封装的纳机电矢量水听器在高压20 MPa时,可以实时获得敲击信号;加压前后,该水听器在20 Hz~1000 Hz工作频带内水听器的灵敏度和指向性基本一致。赵鹏,张国军,刘源,申辉,刘林仙,张文栋 - 传感技术学报文章来源： 万方数据 -
管道内检测器声定位技术研究
根据当前对管道检测系统的需求,基于声学原理的管道地面标记技术已成为现今研究的热点与难点。创新地提出将一种高灵敏度、高信噪比的MEMS仿生声矢量传感器应用于管道内检测器的地面标记中。首先介绍了管道内检测器在管道中的发声机理和声音信号特征。由于声波的吸收系数与频率的平方成正比,所以在低频时,声波衰减小,传播更完整。针对单个声矢量传感器,经过仿真分析,单声矢量传感器具有良好的定向能力。最后,进行现场实验,绘制出定向角度表,验证了MEMS声矢量传感器应用于管道内检测器地面标记的可行性。刘梦然,张国军,简泽明,刘宏,张文栋 - 传感技术学报文章来源： 万方数据 -
I2形MEMS谐振器的电阻差分检测方法
为克服I2形MEMS谐振器输入端(热执行)与输出端(压阻敏感)直接耦合所造成的输出信号品质较差的缺点,设计并制作了一种电阻差分检测电路。该电路通过外接电阻的方法,产生与输出信号中耦合成分幅值相同、相位相反的差分信号。将差分信号与谐振器输出信号相组合,从而实现解耦的目的。实验结果表明,电阻差分检测可有效消除了输出信号中的耦合成分,使频谱响应曲线得到更直观的体现。与其他消除耦合信号的技术方案相比(混频检测电路、惰性谐振器等),电阻差分检测法电路设计简单,无需改动器件的加工工艺,有利于满足未来器件小型化要求。熊壮,唐彬 - 传感技术学报文章来源： 万方数据 -
基于矢量水听器的南海海洋背景噪声测试
矢量声压振速联合处理建立在信号的声压和振速相位基础上,海洋环境边界影响将改变矢量声场声压振速的幅度和相位特性.首先根据南海环境条件结合水下目标辐射噪声测量,采用声场矢量简正波理论估算海面非相干偶极子噪声和水下点声源矢量强度随深度的变化,然后设计了可用于深海海域噪声测量的矢量水听器测试系统,获取了南海海域典型深度上的背景噪声矢量强度并进行了特性分析.结果表明:深海背景噪声谱级在500 Hz以下基本上不随深度变化,在500 Hz~3 kHz频段浅深度背景噪声谱级略高于较深深度的背景噪声;振速垂直分量的背景噪声要小于声压和振速水平分量的噪声谱级.杜敬林,马忠成,李然,陈建辉 - 测试技术学报文章来源： 万方数据 -
基于MEMS传感器的水汽测量系统
提出一种基于MEMS技术的电容式传感器,结合ARM Cortex-M3嵌入式处理器搭建电容式水汽测量系统的测控系统,以实现大气环境中的高精度湿度测量.为提高测量精度和分辨率,利用24 bitΣ-Δ数模转换器测量露点和温度.通过PID控制算法对半导体制冷器进行控制,使贴有MEMS露点传感器和温度传感器的制冷器冷端表面温度降低.当MEMS露点传感器表面温度低于露点时,其表面会产生露珠,引起MEMS电容增大.MEMS露点传感器电容值可以通过24 bitΣ-Δ电容数字转换器测量.通过Goff-Gratch方程和露点湿度转换关系,可计算出到大气湿度.测量结果表明,该系统的露点测量精度可达约±0.2℃.刘清惓,高翔,陈传寅,谢钟镭 - 传感技术学报文章来源： 万方数据 -
接触式电容微加速度传感器的设计与分析
设计了一种新型接触式电容微加速度传感器。针对传感器结构,建立了考虑接触效应的周边固支圆形膜片在载荷作用下与基底“接触”前后的简化分析模型,并给出了接触半径的计算公式。为接触式传感器的研制奠定了理论基础。刘妤,陈松,顾雯雯 - 传感技术学报文章来源： 万方数据 -
一种MEMS加速度计误差分析与校准方法
MEMS传感器测量中一般存在确定性偏差和随机噪声两类误差,为提高其测量精度和稳定性,以MEMS加速度计为例,在建立其测量误差模型的基础上,提出一个综合的校准方案,同时对这两类误差进行补偿。其中使用Allan方差对随机噪声项进行量化分析,并综合采用了最小二乘法计算确定性校准系数,扩展卡尔曼滤波降低随机噪声等方法。通过实验验证,表明该方案可以有效校准加速度计测量的确定性偏差并降低随机噪声干扰,最终经过误差补偿后的测量数据在精度和稳定性方面都有明显提升。尹杭,张伟,袁琳峰 - 传感技术学报文章来源： 万方数据
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