本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)為一種基于玻璃鋼透聲帽封裝的寬頻帶矢量水聽(tīng)器，解決了現(xiàn)有水聽(tīng)器頻響范圍較窄、頻響曲線波動(dòng)較大等問(wèn)題。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)水聽(tīng)器內(nèi)置信號(hào)處理電路板的金屬管殼，金屬管殼頂面設(shè)有芯片減振支撐體，芯片減振支撐體上設(shè)有四梁敏感微結(jié)構(gòu)和敏感柱體，透聲帽固定在金屬管殼上，四梁敏感微結(jié)構(gòu)、敏感柱體及芯片減振支撐體封裝在透聲帽內(nèi)，透聲帽內(nèi)充滿介質(zhì)硅油。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)水聽(tīng)器從透聲帽材料方面進(jìn)行了改進(jìn)，選用玻璃鋼材料代替現(xiàn)有的聚氨酯材料，在不影響矢量水聽(tīng)器靈敏度的情況下，拓寬了水聽(tīng)器頻帶，改善了其頻響，極大地提高了水聽(tīng)器的性能指標(biāo)，具有良好應(yīng)用前景。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及MEMS仿生矢量水聽(tīng)器，具體是一種基于玻璃鋼透聲帽封裝的寬頻帶矢量水聽(tīng)器。
技術(shù)介紹
近年來(lái)，在水聲測(cè)量系統(tǒng)中，矢量水聽(tīng)器的采用使系統(tǒng)的抗干擾能力和線譜檢測(cè)能力獲得提高，因此矢量水聽(tīng)器的研究工作受到國(guó)內(nèi)外研究者的極大重視。專(zhuān)利號(hào)為200810079372. O的中國(guó)專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利“微納仿生矢量水聲傳感器的封裝結(jié)構(gòu)”，介紹的MEMS矢量水聽(tīng)器的封裝采用的是聚氨酯透聲帽，其帶寬響應(yīng)較窄(40Hz-800Hz)，水聽(tīng)器的頻響曲線波動(dòng)比較大，不夠平坦，阻礙了其進(jìn)一步的工程化應(yīng)用。分析其原因，是因?yàn)榫郯滨ネ嘎暶钡膹椥阅Ａ枯^低，各種特性疊加到了 MEMS水聽(tīng)器芯片的固有特性之上，造成實(shí)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)預(yù)期結(jié)果偏差較大。因此，是否可以通過(guò)對(duì)現(xiàn)有仿生水聽(tīng)器進(jìn)行改進(jìn)，在不損失靈敏度的前提下，盡量拓寬水聽(tīng)器的頻帶，改善水聽(tīng)器的頻響就顯得極為重要了。·
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是為了解決現(xiàn)有水聽(tīng)器頻響范圍較窄(40Hz-800Hz)、頻響曲線波動(dòng)較大等問(wèn)題，而提供一種基于玻璃鋼透聲帽封裝的寬頻帶矢量水聽(tīng)器。本專(zhuān)利技術(shù)水聽(tīng)器的封裝結(jié)構(gòu)中的透聲帽采用玻璃鋼材質(zhì)，解決了水聽(tīng)器頻帶窄，頻響曲線起伏較大的問(wèn)題，提高了水聽(tīng)器的水聲探測(cè)性能。本專(zhuān)利技術(shù)是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種基于玻璃鋼透聲帽封裝的寬頻帶矢量水聽(tīng)器，包括四梁敏感微結(jié)構(gòu)(四梁敏感微結(jié)構(gòu)為公知結(jié)構(gòu)，其包括一個(gè)支撐框體，支撐框體中心處設(shè)有一個(gè)質(zhì)量塊，質(zhì)量的四邊分別通過(guò)一根彈性梁與支撐框體固定，敏感柱體粘結(jié)固定在質(zhì)量塊的中心面)、芯片減振支撐體、金屬管殼及透聲帽；芯片減振支撐體固定于金屬管殼頂面中心處；四梁敏感微結(jié)構(gòu)卡固在開(kāi)設(shè)于芯片減振支撐體上表面中心處的卡槽內(nèi)；四梁敏感微結(jié)構(gòu)的質(zhì)量塊中心面上垂直粘結(jié)固定有敏感柱體；透聲帽為一端敞口、另一端封閉的形如杯狀的空心圓柱體，透聲帽的敞口端密封固定在金屬管殼上，芯片減振支撐體、四梁敏感微結(jié)構(gòu)及敏感柱體被封裝在透聲帽內(nèi)，并且透聲帽內(nèi)充滿有絕緣介質(zhì)硅油且保證無(wú)氣泡；金屬管殼內(nèi)安置有信號(hào)處理電路板，信號(hào)處理電路板的一端通過(guò)導(dǎo)線與四梁敏感微結(jié)構(gòu)連接、另一端通過(guò)導(dǎo)線與設(shè)在金屬管殼底部端口的輸出電纜連接；透聲帽、敏感柱體、四梁敏感微結(jié)構(gòu)、芯片減振支撐體及金屬管殼均位于同一軸線上；所述的透聲帽是由玻璃鋼材料制成的。由于玻璃鋼有透聲性能好，強(qiáng)度高，耐海水腐蝕，成型方便，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，本專(zhuān)利技術(shù)中選用玻璃鋼材料代替聚氨酯材料制作透聲帽。玻璃鋼透聲帽封裝結(jié)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)必須保證透聲帽與金屬管殼無(wú)縫隙地牢固結(jié)合，以提高水聽(tīng)器的抗壓性、抗沖擊性和可靠性。同時(shí)，玻璃鋼透聲帽的尺寸應(yīng)該根據(jù)水聽(tīng)器小型化的原則，結(jié)合四梁敏感微結(jié)構(gòu)的尺寸，要保證玻璃鋼透聲帽內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊。選用玻璃鋼材料代替聚氨酯制作透聲帽，在50Hz-3000Hz的頻率范圍內(nèi)，玻璃鋼透聲帽水聽(tīng)器的接收靈敏度曲線較平坦，且玻璃鋼透聲性能好，基本不損失靈敏度。為了對(duì)比透聲帽材料改進(jìn)對(duì)水聽(tīng)器靈敏度和頻響的影響，體現(xiàn)玻璃鋼透聲帽封裝的優(yōu)越性，我們利用聲學(xué)仿真軟件virtual. Iab對(duì)圖3所示透聲帽內(nèi)外聲場(chǎng)進(jìn)行仿真，在仿真中需要建立聲場(chǎng)，我們所關(guān)心的是流體(介質(zhì)硅油)與結(jié)構(gòu)(透聲帽)的相互作用。海水、硅油、玻璃鋼、聚氨酯的材料屬性如表I所示 表I各種透聲材料與海水、硅油聲學(xué)特性對(duì)比權(quán)利要求1. 一種基于玻璃鋼透聲帽封裝的寬頻帶矢量水聽(tīng)器，包括四梁敏感微結(jié)構(gòu)(I)、芯片減振支撐體(2)、金屬管殼(3)及透聲帽(5);芯片減振支撐體(2)固定于金屬管殼(3)頂面中心處；四梁敏感微結(jié)構(gòu)(I)卡固在開(kāi)設(shè)于芯片減振支撐體(2)上表面中心處的卡槽內(nèi)；四梁敏感微結(jié)構(gòu)(I)的 質(zhì)量塊中心面上垂直粘結(jié)固定有敏感柱體(4);透聲帽(5)為一端敞口、另一端封閉的形如杯狀的空心圓柱體，透聲帽(5)的敞口端密封固定在金屬管殼(3)頂面上，芯片減振支撐體(2 )、四梁敏感微結(jié)構(gòu)(I)及敏感柱體(4 )被封裝在透聲帽(5 )內(nèi)，并且透聲帽(5)內(nèi)充滿有介質(zhì)娃油(6);金屬管殼(3)內(nèi)安置有信號(hào)處理電路板(7),信號(hào)處理電路板(7)的一端通過(guò)導(dǎo)線(8)與四梁敏感微結(jié)構(gòu)(I)連接、另一端通過(guò)導(dǎo)線(8)與設(shè)在金屬管殼(3)底部端口的輸出電纜(9)連接；透聲帽(5)、敏感柱體(4)、四梁敏感微結(jié)構(gòu)(I)、芯片減振支撐體(2)及金屬管殼(3)均位于同一軸線上；其特征在于所述的透聲帽(5)是由玻璃鋼制成的。全文摘要本專(zhuān)利技術(shù)為一種基于玻璃鋼透聲帽封裝的寬頻帶矢量水聽(tīng)器，解決了現(xiàn)有水聽(tīng)器頻響范圍較窄、頻響曲線波動(dòng)較大等問(wèn)題。本專(zhuān)利技術(shù)水聽(tīng)器內(nèi)置信號(hào)處理電路板的金屬管殼，金屬管殼頂面設(shè)有芯片減振支撐體，芯片減振支撐體上設(shè)有四梁敏感微結(jié)構(gòu)和敏感柱體，透聲帽固定在金屬管殼上，四梁敏感微結(jié)構(gòu)、敏感柱體及芯片減振支撐體封裝在透聲帽內(nèi)，透聲帽內(nèi)充滿介質(zhì)硅油。本專(zhuān)利技術(shù)水聽(tīng)器從透聲帽材料方面進(jìn)行了改進(jìn)，選用玻璃鋼材料代替現(xiàn)有的聚氨酯材料，在不影響矢量水聽(tīng)器靈敏度的情況下，拓寬了水聽(tīng)器頻帶，改善了其頻響，極大地提高了水聽(tīng)器的性能指標(biāo)，具有良好應(yīng)用前景。文檔編號(hào)G01H3/00GK102944297SQ20121040671公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日專(zhuān)利技術(shù)者張文棟, 張國(guó)軍, 劉林仙, 趙鵬, 薛晨陽(yáng), 熊繼軍, 劉宏, 薛南, 陳桂英, 李振, 申輝 申請(qǐng)人:中北大學(xué)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于玻璃鋼透聲帽封裝的寬頻帶矢量水聽(tīng)器，包括四梁敏感微結(jié)構(gòu)（1）、芯片減振支撐體（2）、金屬管殼（3）及透聲帽（5）；芯片減振支撐體（2）固定于金屬管殼（3）頂面中心處；四梁敏感微結(jié)構(gòu)（1）卡固在開(kāi)設(shè)于芯片減振支撐體（2）上表面中心處的卡槽內(nèi)；四梁敏感微結(jié)構(gòu)（1）的質(zhì)量塊中心面上垂直粘結(jié)固定有敏感柱體（4）；透聲帽（5）為一端敞口、另一端封閉的形如杯狀的空心圓柱體，透聲帽（5）的敞口端密封固定在金屬管殼（3）頂面上，芯片減振支撐體（2）、四梁敏感微結(jié)構(gòu)（1）及敏感柱體（4）被封裝在透聲帽（5）內(nèi)，并且透聲帽（5）內(nèi)充滿有介質(zhì)硅油（6）；金屬管殼（3）內(nèi)安置有信號(hào)處理電路板（7），信號(hào)處理電路板（7）的一端通過(guò)導(dǎo)線（8）與四梁敏感微結(jié)構(gòu)（1）連接、另一端通過(guò)導(dǎo)線（8）與設(shè)在金屬管殼（3）底部端口的輸出電纜（9）連接；透聲帽（5）、敏感柱體（4）、四梁敏感微結(jié)構(gòu)（1）、芯片減振支撐體（2）及金屬管殼（3）均位于同一軸線上；其特征在于：所述的透聲帽（5）是由玻璃鋼制成的。
【技術(shù)特征摘要】
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張文棟，張國(guó)軍，劉林仙，趙鵬，薛晨陽(yáng)，熊繼軍，劉宏，薛南，陳桂英，李振，申輝，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中北大學(xué)，
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