流体对MEMS矢量水听器共振频率的影响.pdf

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1、第27卷第6期传感技术学报Vo1．27No．62014年6月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJune2014InfluenceofFluidontheResonanceFrequencyofMEMSVectorHydrophoneLIUyl~rb，CHENLihong3，ZHANGGuojun，，ZHAOPeng，SHENHui，ZHANGWendong’(1_KLaboratoryofinstrumentationScienceandDynamicMeasurement，MinistryofEducation，Taiyuan0

2、30051，China；2．ScienceandTechnologyOltElectronicTestandMeasurementLaboratoryNorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；3．NorthInformationalControlc^∞2qResearchInstitute，Taiyuan030051，China)Abstract：TheMEMSbionicvectorhydrophonedevelopedbyNorthUniversityofChinahasadvantagesoflow~equency，

3、miniaturization，highsensitivity，etc．However，theresonance~equencyofhydrophonemicrostructureinairisdifferenttothatintheliquidbecauseoftheinfluencebythefluid．Therefore，theresearchthathowthefluidinfluencestheresonance~equencyoftheMEMSbionicvectorhydrophoneisindispensable．First，thispaperthe

4、oreticallyanalyzestheinfluenceoffluidonresonant~equencyofthevectorhydrophone．Then，theresonance~equencyofthehydrophoneinairandtheliquidissimulatedbyANSYS．Thehydrophoneismeasuredbyusingashakingtableandavectorhydrophonecalibrationsystemrespectively．Resultsshowthattheresonance~equencyofthe

5、MEMSbionicvectorhydrophoneintheliquidfell31．2％comparedwiththatinair．Keywords：vectorhydrophone；resonancefrequency；ANSYS；MEMS；liquidEEACC：2575Ddoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2014．06．010流体对MEMS矢量水听器共振频率的影响木刘源，陈丽红，张国军，赵鹏，申辉，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．中北大学电子测试技术重点实验室，太原030051；3．北方

6、信息控制技术研究所，太原030051)摘要：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％。关键词：矢量水听器；共振频率；ANSYS；MEMS；流体中图分类号：TB565．1文献标识码：A文章编号：100

7、4-1699(2014)06-0758-05随着水声技术的不断发展，为了能够在低频、小本文以基于压阻原理的纳机电矢量水听器为研尺度阵形下获得一定的空间增益，且能给出水下目标究对象，针对流体对MEMS矢量水听器的工作频率精确的方位信息，矢量水声传感器是一种最佳的选影响很大的问题，利用ANSYS有限元软件对空气中择1-2]。共振频率，是衡量矢量水听器性能的重要指和液体中MEMS水听器进行模态分析，通过振动实标。实际测量的频率上限不能超过矢量水听器的共验和灵敏度校准实验验证流体对MEMS水量水听振频率，传感器的工作频段应该在一阶固有频率以器的共振频率的影响，为MEMS