基于丁腈橡胶帽封装的MEMS仿生水听器的设计.pdf

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1、第27卷第1期传感技术学报VoJ_27No．12014年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．2014DesignofMEMSBionicVectorHydrophoneBasedonNBREncapsulationLIUMengran一，JIANZeming，ZHANGGuojun'，ZHANGWendong’(1．KeyLaboratory‘InstrumentationScienceandDynamicMeasurement，Ministo"0厂Education，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，Ch

2、ina2．KeyLaboratoryScienceandTechnologyonElectronicTestandMeasurement，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Thispaperintroducesthematerialnitrilebutadienerubber(NBR)withgoodperformanceinsoundtransmissionandanti—corrosioninmakingthesound—transparentcap，andputsforwardanoptimaldesignofthe

3、encap—sulationshelloftheMEMSbionicvectorhydrophone，resolvingtheproblemthatcurrentencapsulationstructurecausesistolosethesensitivity，makingthehydrophonelesssensitivethanthebarechip．Withthenewencapsulationstructure，theresonancefrequencyofthehydrophonehasbeendroppedbelow50Hz，whichensuresthefrequencysp

4、ectrum(50Hz～4kHz)thehydrophoneinterestedinfreefromtheinterferenceoftheencapsulationresonance，broadeningtheworkingfrequencyband．Thesensitivityoftheoptimalencapsulationhasbeenimprovedto(一170+2)dB，almostthesamewiththebarechip，andthemaximumdiameterofthehydrophonehasbeenreducedfrom36mmto28mm，miniaturizi

5、ngthehydrophonefurther．Keywords：MEMSbionichydrophone；NBRcapencapsulation；frequency；sensitivity；miniaturizationEEACC：2575D：2860Cdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2014．01．005基于丁腈橡胶帽封装的MEMS仿生水听器的设计术刘梦然，简泽明，张国军，张文栋(1．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原030051；2．O：IL大学电子测试技术重点实验室，太原030051)摘要：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

6、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50Hz以下，水听器所感兴趣的频段(50Hz～4kHz)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(一170__2)【1B，并优化金属管壳的圆盘的尺寸，即水听器最大径，由36mill缩小至28mill，使水听器的封装进一步小型化。关键词：MEMS仿生水听器；丁腈橡胶帽封装；频率；灵敏度；小型化中图分类号：TP565．1文献标识码：A文章编号：1004-169

7、9(2014)01-0021-05随着陆地资源的不断消耗，海洋中，尤其是深海共振频率处出现峰值；且在自由场中，聚氨酯透声帽中蕴藏着巨大的资源，是人类赖以生存的资源宝库，随声波摆动的偏斜量与液体质点位移不相符导致水将给人类提供包括能源、矿藏以及生物等在内的丰声衰减引起水听器灵敏度下降。因此本文提出一种富资源¨J。面对水下安全日益严峻的形势，矢量水新型封装结构，即丁腈橡胶封装结构。该封装结构听器作为声纳探测的重要