MEMS仿生矢量水听器的微结构优化设计

压阻式的MEMS仿生矢量水听器的固有频率和灵敏度之间是相互制约的，即随微结构的各个尺寸（悬臂梁的长、宽、高及中心连接体的边长）的变化，二者呈现相反的趋势。通过理论分析和推导，得出每个尺寸对水听器固有频率和灵敏度的影响程度不一致，可以合理地设计微结构的各个尺寸（最优解），使矢量水听器在具有相同固有频率条件下得到最大灵敏度。根据常用的微结构，通过Matlab软件计算出了微结构的一组最优解。通过ANSYS软件仿真验证，与常用的微结构相比，该微结构固有频率下降了7％，而灵敏度提高了1倍。最后，测试结果表明：两组尺寸的水听器频带范围为20～1000Hz，并且尺寸优化后的水听器比优化前的灵敏度平均高5dB。

MEMS仿生矢量水听器封装结构的隔振研究

利用隔振原理,设计了矢量水声传感器系统中一种新型隔振封装结构模型,即加入橡胶减振器的新型封装结构。采用ANSYS软件对封装模型进行模态分析,研究模型结构和几何尺寸对其隔振性能的影响,确定最优隔振封装结构;对模型的几何尺寸及橡胶隔震材料力学参数进行优化,并对优化模型的隔振性能进行实验测试和评估。实验结果表明:所设计的新型橡胶减振结构具有一定的减振效果,隔离了一定程度的核心器件以外的外界振动干扰,提高了原有封装结构矢量水听器的探测灵敏度。再次验证了硅微MEMS仿生矢量水声传感器不但体积小、质量轻、结构简单,而且具有低频灵敏度高等优点。

基于MEMS仿生矢量水听器的测距避障声纳系统设计

设计研制了一种基于MEMS仿生矢量水听器的高效、经济的测距系统。该声纳系统采用收发分置的主动工作方式,单片机控制电路作为整个系统的核心部件,具有小体积、低成本、高精度、定向发射、定向接收,不受恶劣天气影响等优势。开展了测距声纳系统设计及集成研究,确定了主动声纳信号的参数和声纳收发装置,完成了软硬件的设计。在室内水池和室外海洋环境中完成了该系统的测试,实验结果表明,该测距声纳系统具有很好的测距功能,测距精度较高,具有广阔的应用前景。

仿生矢量水听器水下监测记录装置

介绍了仿生矢量水听器水下监测记录装置的结构与功能,该装置使用FPGA控制ADS8365来采集两个仿生矢量水听器的声压与振速信号,并将采集到的数据用Flash进行存储,在实验完毕后将数据通过USB口读出,本系统也可以实现水声数据的实时监测与传输;为分别从方案设计、硬件实现及软件系统等方面进行了详细的研究和描述。