MEMS压电指向性传声器仿真与性能优化

为提高微机电系统(MEMS)压电指向性传声器的声压灵敏度,该文采用有限元法对一种MEMS压电指向性传声器进行了仿真与性能优化。对于该压电指向性传声器结构的声压灵敏度随压电层材料种类、厚度及长度的变化进行了研究,优化了结构参数,提高了器件的灵敏度及信噪比。结果表明,当硅梁厚为10μm,压电层厚为6.3μm时,器件灵敏度达到最大,较先前结构提高了约14 dB。

微型声频定向换能器阵列指向性研究

通过对微型声频定向换能器阵列的指向性参量研究,设计并制造了基于微机电系统(MEMS)的锆钛酸铅(PZT)薄膜换能器阵列,为声频定向扬声器的发声部件微型化提供了一种可行的实现方法。从理论上分析了阵元半径、阵元个数和阵元中心间距等结构参数对指向性的影响,确定各阵元正方形排列可获得预期的圆柱形声音传播空间,阵元数量越多,声波指向性越强,并指出当阵元间距约为波长的1/2时,旁瓣抑制效果最明显。最后对微型MEMS换能器阵列实物做指向性测试,实验结果与理论分析结果基本一致。

组合式MEMS三维矢量水声传感器

针对小体积水下装置平台对声目标空间定位的高精度需求,在单个二维硅微MEMS仿生矢量水声传感器的基础上,提出一种组合式MEMS三维矢量水声传感器,解决当前二维矢量水声传感器不能实现对声目标进行空间定向的难题。该组合式MEMS三维矢量水声传感器包括由正交方向上两个四梁-柱体组成的二维水平检测单元。首先理论分析提出的组合式MEMS三维矢量水声传感器的空间定向原理,然后采用标准硅微加工工艺制作组合式MEMS三维矢量水声传感器样机。利用回转装置对加工出的组合式MEMS三维矢量水声传感器样机进行性能测试。测试结果表明,该组合式MEMS三维水声传感器在空间三个方向均具有良好的"8"字形指向性,可以实现对声目标的三维探测。