纳机电矢量水听器耐压结构设计.pdf

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1、第27卷第5期传感技术学报V01．27No．52014年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMay2014TheDesignofPressure—ResistingStructureforNEMSVectorHydrophoneZHAOPe，ZHANGGuojun，Yuan，SHENHui，LIULinxian，ZHANGWendong，(1．KeyLaboratoryofinstrumentationScienceandDynamicMeasurement，MinistryofEducation，Taiyuan030

2、051，China；2．ScienceandTechnologyonElectronicTestandMeasurementLaborato~NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：TheNEMS(Nano—ElectromechanicalSystem)vectorhydrophone，whichhasadvantagesoflowfrequency，highsensitivity，etc，hashugepotentialforapplicationindeepoceandetection．

3、Anovelencapsulationstructureofinsulationtraywasproposedtomeetdeepwaterworkrequirements，whichsolvedtheproblemofhighpressure—resistingforNEMSvectorhydrophone．First，pressure·resistinganalysisofthepolyurethanesound—transparentcapwasconducted，andthetheoreticaldemonstrationshowsthattheu

4、ltimatepressure—resistingcapacityofpolyurethanesubstratematerialis42．3MPa．Then，thispaperconductedtheoreticalcalculationabouttheoutputvoltageoftheMEMSchipandcompleteditsmodesimulation．Theanalysisresultsrevealsthatthesensitivityofhydrophoneischangedrarely，eveninthehighhydrostaticpre

5、ssureat20MPa，andtheworkingfrequencybandisbroaden．Finally，thehydrophonewastested．ResultsshowthattheNEMShydrophonewithimprovedstructurecanobtainknockingsignalsinhighhydrostaticpressureat20MPa；Comparingresultsbeforeandafterthepressuretesting，thereiSalmostnochangeaboutthesensitivityan

6、ddirectionaIpatternofNEMSvectorhydrophone．Keywords：vectorhydrophone；NEMS；pressure—resistingEEACC：2575Ddoi：10．3969／j．iSSl1．1004-1699．2014．05．008纳机电矢量水听器耐压结构设计冰赵鹏，张国军，刘源，申辉，刘林仙，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)摘要：纳机电矢量水听器具有低频性能好，灵敏度高等性能优点，在深海探测领域具有巨大的应

7、用潜力，为满足超深水T作的要求提出了绝缘托盘式新型封装结构，解决了纳机电矢量水听器的耐高静水压技术难题。首先，进行聚氨酯透声帽外同封装承压分析，理论论证聚氨酯基体树脂材料的极限耐静水压强度为42．3MPa。然后，对MEMS芯片输出电压进行理论计算以及对其进行模态仿真，得出在高达20MPa的静水压作用下，传感器的输出灵敏度基本无变化，而且工作频带有所拓宽。测试结果表明：改进封装的纳机电矢量水听器在高压20MPa时，可以实时获得敲击信号；加压前后，该水听器在2I)Hz一1000HzT作频带内水听器的灵敏度和指向性基本一致。关键词：矢量水听器；纳机电；耐压中图分

8、类号：TB565．1文献标识码：A文章编号：1004-1699(2