题名 基于热粘性声学的电容式声压水听器
被引量：1
1
作者
张鹏飞 王任鑫 李照东 张文栋
机构
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室
出处
《微纳电子技术》
北大核心
2020年第7期532-540,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51875535) 水声技术重点实验室稳定支持专题资助项目(JCKYS2019604SSJS013)。
文摘
针对水下设备平台对于声压信号探测的需要,设计了一款微电子机械系统(MEMS)电容式声压水听器,通过理论分析和Comsol仿真分析,确定水听器敏感振动薄膜的半径为600μm,膜厚为3μm,空腔高度为3μm。考虑到声波在小尺寸声学换能器中传播时会受到热阻尼和粘滞阻尼的作用,在仿真分析的过程中创新性地加入了热粘性声学多物理场。在工艺加工的过程中尝试了牺牲层工艺和阳极键合工艺两种关键工艺步骤,并最终通过阳极键合工艺得到了质量较高的振动薄膜。测试过程中将水听器封装在金属屏蔽壳内,避免受到外界复杂电磁环境的干扰,利用阻抗分析仪对水听器进行测试,得到水听器平均电容值为4.277 pF,平均相位为-89.129°,证明水听器符合电容性特征并且具有良好的一致性,同时验证了振动薄膜加工方案的可行性,为制备薄膜结构的传感器提供了新思路。
关键词
电容式声压水听器 热粘性声 学 振动薄膜 牺牲层 阳极键合
Keywords
capacitive acoustic pressure hydrophone thermal viscous acoustics vibrating film sacrificial layer anodic bonding
分类号
TB565.1
[交通运输工程—水声工程]
TH703
[机械工程—精密仪器及机械]
题名 一种电容式声压水听器的热粘性声学仿真研究
2
作者
张鹏飞 王任鑫 白建新 张文栋
机构
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室
出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2019年第6期844-849,855,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(51875535,61604134)
文摘
为了满足多领域中水下复杂环境声压检测的需要,提出了一种基于微机电系统(MEMS)的电容式声压水听器,开发出注油孔及注油沟道设计,将传感器封装于硅油中,通过平衡振动薄膜内外压强可以提高其耐受静水压能力。使用Comsol Multiphysics仿真软件对水听器建模,采取热粘性声-结构多物理场对传感器进行静态分析、模态分析及谐波声信号扰动下的灵敏度分析,在用有限元法分析模型时考虑了热效应与粘滞效应对小尺寸声学换能器的影响,使仿真结果更具说服力。得到了在幅值为10 Pa,频率在1 Hz^10 kHz的谐波声信号扰动下水听器的接收灵敏度为-147 dB。仿真结果表明,设计的电容式声压水听器据有高灵敏度和宽频带等特点,可以满足不同领域对水下低频声压信号的测量需求。
关键词
电容式声压水听器 注油孔及注油沟道 热效应 粘滞效应 微机电系统
Keywords
capacitive acoustic pressure hydrophone oil injection hole and oil injection groove heat effect viscous effect MEMS
分类号
TM56
[电气工程—电器]
TH702
[机械工程—精密仪器及机械]
题名 超低频声压水听器的设计仿真与测试
被引量：3
3
作者
于砚廷 苏伟 王振 张超 郑轶
机构
齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省海洋环境监测技术重点实验室 国家海洋监测设备工程技术研究中心 中乌共建海洋声学科研创新联合实验室
出处
《海岸工程》
2019年第2期96-104,共9页
基金
国家自然科学基金青年基金项目——水下目标前向声散射探测的多普勒域直达波抑制机制研究(61801275) 山东省重大科技创新工程项目——超低频同振式矢量水听器及其测试保障系统研究(2018YFJH0707) +1 种基金 水声技术重点实验室稳定支持课题——浅海甚低频声强矢量抵达结构特征研究(SSJSWDZC2018014) 山东省重点研发计划(科技合作)项目——水声系统模拟设备软件的联合研发(2018JHZ002)
文摘
随着减振降噪及消声技术的发展,水声探测技术逐渐向低频段延伸。相应地,对适用于超低频频段且具有高灵敏度的水听器需求也越来越迫切。该研究基于有限元理论,对4种形式的声压水听器进行了灵敏度对比分析,构建了超低频、高灵敏度声压水听器的系统模型;通过仿真,得到了其前二阶模态,空气及水中的导纳曲线,以及声压接收灵敏度,仿真结果表明,超低频频段内,该研究设计的声压水听器在空气及水中的频响曲线平坦。基于仿真结果进行了样机制作,对所研制的实物样机进行了实验测试,测试结果表明该种声压水听器具有良好的超低频响应特性以及较高的灵敏度。通过对实物样机的测试,验证了其实用性。
关键词
超低频声压水听器 有限元法 谐振频率 声 压 灵敏度
Keywords
ultra-low frequency sound pressure hydrophone finite element method resonant frequency sound pressure sensitivity
分类号
TP181
[自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
题名 用于矢量水听器的弯曲圆盘型声压水听器
4
作者
周宏坤 洪连进 葛锡云 赵俊波 冯雪磊
机构
中国船舶科学研究中心深海载人装备国家重点实验室 哈尔滨工程大学水声技术国防科技重点实验室
出处
《应用声学》
CSCD
北大核心
2017年第6期497-504,共8页
基金
国家自然科学基金项目(11074057 11674075)
文摘
针对在同振型矢量水听器中有效地复合声压通道的问题,提出一种采用压电双迭片结构的弯曲圆盘型声压水听器。压电双迭片由中心开孔的压电圆片和金属背衬组成,采用弯曲振动工作模式。为提高声压水听器的灵敏度,分别通过理论计算和有限元仿真的方法对双迭片结构进行了分析与优化设计,并制作了一只声压水听器样机用于实验验证。测试结果表明,声压水听器的灵敏度为-157 dB(0 dB re 1 V/μPa),在25 Hz^1000 Hz频带内分布平坦,并具有全指向性的特点。综合理论研究与实验室测试结果,这种弯曲圆盘型声压水听器成功满足了低频宽带声信号接收的需要,达到了复合同振型矢量水听器对声压通道的设计要求。
关键词
矢量水听器 压 电双迭片声压水听器 弯曲振动
Keywords
Acoustic vector sensor Piezoelectric unimorph Hydrophone Flexural vibration
分类号
TB565.1
[交通运输工程—水声工程]
题名 单矢量声压水听器方位估计及海试验证
被引量：1
5
作者
黄文涛 刘英明 朱清 侯勤春
机构
中国电子科技集团公司第二十三研究所
出处
《光纤与电缆及其应用技术》
2015年第3期29-31,共3页
基金
上海市科学技术委员会基金资助项目(11dz1205700)
文摘
由于矢量水听器和声压水听器能够分别拾取声场中的振速及声压信息,因此两者组成的单矢量声压水听器就可以实现目标方位的估计。介绍了方位估计方法中的柱状图法,详细介绍了该方法的原理,并通过对单矢量声压水听器海试结果的处理和分析,验证了该方法在目标方位估计及多目标识别上的有效性。
关键词
单矢量声压水听器 方位估计 柱状图法 多目标识别
Keywords
single vector and sound pressure hydrophone DOA estimation histogram method multi-target identification
分类号
TB565.1
[交通运输工程—水声工程]
题名 基于双迭片结构的三维声压梯度矢量水听器
被引量：2
6
作者
马鑫 洪连进 黄文雪 郭广彪
机构
哈尔滨工程大学水声技术重点实验室 海洋信息获取与安全工业和信息化部重点实验室(哈尔滨工程大学) 哈尔滨工程大学水声工程学院 沈阳辽海装备有限责任公司
出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2021年第1期59-63,共5页
文摘
矢量水听器可以测量声场中水质点运动的矢量信息,其中由双声压水听器构成的声压梯度矢量水听器,结构简单,适用于低频探测。通过对铍铜合金与压电陶瓷圆片构成的振子进行模态分析,制作了6只一致性好的双迭片型声压水听器作为声压梯度矢量水听器振子。将基于双迭片与压电陶瓷环结构制作的声压梯度矢量水听器进行灵敏度和指向性校准。结果表明,基于双迭片结构的声压梯度矢量水听器灵敏度级比基于压电陶瓷环结构的高4 dB左右,指向性满足余弦分布规律,满足工程使用要求。
关键词
声 压 梯度矢量水听器 模态分析 双迭片振子 灵敏度
Keywords
pressure gradient vector hydrophone modal analysis bimorph vibrator sensitivity
分类号
TN65
[电子电信—电路与系统]
TM22
[一般工业技术—材料科学与工程]
题名 同振球型声压梯度水听器的研究
被引量：27
7
作者
贾志富
机构
哈尔滨工程大学水声研究所
出处
《应用声学》
CSCD
北大核心
1997年第3期20-25,共6页
文摘
介绍一种采用压电加速度计作敏感元件的球形声压梯度水听器．从理论上分析了球体直径及重量对水听器灵敏度频率响应和指向性的影响；描述了该水听器的设计细节；给出了作者所研制水听器的性能测试结果．
关键词
声 压 梯度水听器 同振球 振速水听器 水听器
Keywords
Pressure gradient hydrophone, Co-oscillating sphere, Particle velocity hydrophone, Piezoelectric accelerator
分类号
TB565.1
[交通运输工程—水声工程]
题名 采用双迭片压电敏感元件的声压梯度水听器
被引量：12
8
作者
贾志富
机构
哈尔滨工程大学水声研究所
出处
《传感器技术》
CSCD
1997年第1期22-24,29,共4页
文摘
介绍一种采用双选片压电敏感元件的声压梯度水听器．描述了这种水听器的结构设计方法以及实测的指向性、接收灵敏度特性，提出几种可能的变型设计．
关键词
声 压 梯度水听器 水听器 压 电传感元件
Keywords
Pressure gradient hydrophone Ribration velocity hydrophone Piezoelectric bilaminar sensing elements
分类号
TB565.1
[交通运输工程—水声工程]
题名 压差式矢量水听器指向性分析
被引量：1
9
作者
李光明 陈洪娟 王伟 吴艳群 胡正良
机构
国防科学技术大学光电科学与工程学院 哈尔滨工程大学水声工程学院
出处
《声学技术》
CSCD
2013年第S1期291-292,共2页
文摘
0引言矢量水听器在复杂的水下环境中有突出的优势,在实际应用中变得更加广泛[1]。压差式矢量水听器在低频段工作时有指向性好和灵敏度高等优点,相对于同阵型矢量水听器压差式矢量水听器不用考虑悬挂方式带来的影响。但是在压差式矢量水听器的设计和实际应用中都要考虑其尺寸、工作频段和指向性性能之间的关系。
关键词
矢量水听器 压 差式工作频段 声压水听器 悬挂方式 向性 阵型 水下环境 压 型余弦函数
分类号
TB565.1
[交通运输工程—水声工程]
题名 基于压电加速度计的同振型矢量水听器的设计
被引量：8
10
作者
陈洪娟 洪连进
机构
哈尔滨工程大学水声工程学院
出处
《传感器技术》
CSCD
北大核心
2003年第3期20-21,24,共3页
文摘
介绍一种压电加速度计在新型水声接收换能器———同振型矢量水听器设计中的应用方法。叙述了采用压电加速度计设计同振型矢量水听器的理论依据,并给出根据此方法设计制作的同振型矢量水听器的自由场开路电压灵敏度和指向性图测试结果:自由场电压灵敏度为-190～-200dB(0dB=1V/μPa,测试频率1000Hz),指向性图分辨力kd>20dB。
关键词
压 电加速度计矢量水听器 声 压 梯度水听器
Keywords
piezoelectric accelerometer vector hydrophone pessure gredient hydrophone
分类号
TB565.1
[交通运输工程—水声工程]
题名 矢量水听器在水下目标低频辐射噪声测量中的应用
被引量：12
11
作者
孙贵青 杨德森 张林 何元安 张揽月 洪连进
机构
哈尔滨工程大学水声工程系
出处
《哈尔滨工程大学学报》
EI
CAS
CSCD
2001年第5期5-9,19,共6页
文摘
研究利用矢量水听器测量水下目标低频辐射噪声的问题 ,并给出了测量方法和海上试验结果 .
关键词
矢量水听器 辐射噪声 水下目标 测量原理 质点振速 声压水听器 振速水听器
Keywords
vector hydrophone radiation noise
分类号
TB565.1
[交通运输工程—水声工程]
题名 水听器混合阵列MUSIC方位估计研究
12
作者
赵锋 奚文骏 袁钢
机构
海军航空军械修理所 海军航空工程学院兵器科学与技术系
出处
《舰船电子工程》
2012年第1期115-117,共3页
文摘
实际应用中,矢量水听器阵列是声压水听器阵列通道数的三倍(二维矢量水听器阵列)或四倍(三维矢量水听器阵列),其相应的数据量、信号处理复杂度及成本亦明显增加。在阵列中混合配置声压水听器与矢量水听器,是一种解决该问题的有效途径。利用多重信号分类法(MUSIC),对五种配置的水听器混合阵列进行研究,分析在不同信噪比、目标相对运动时对方位估计的影响。仿真表明,在有相同数目矢量水听器时,水听器混合阵列间隔配置比集中配置要好;在目标方位未知的情况下,在中间配置一个矢量水听器比在一端配置要合理。
关键词
矢量水听器 声压水听器 波达方向估计 多重信号分类法
Keywords
vector hydrophone pressure hydrophone DOA MUSIC
分类号
TB566
[交通运输工程—水声工程]
题名 一种用于小平台的矢量声压组合垂直阵性能研究
13
作者
刘亚东 方尔正 霍中皓
机构
哈尔滨工程大学水声工程学院
出处
《哈尔滨工程大学学报》
2025年第3期521-528,共8页
基金
国家自然科学基金项目(2022JQSH-001).
文摘
针对小平台声呐基阵对阵列结构和增益的要求,本文设计了一种由单矢量水听器与声压垂直阵组成的组合垂直声呐阵列。基于组合垂直阵的理论模型提出了一种基于平均声强器的方位估计方法,定量推导了组合垂直阵在三维空间内的增益转化情况并对组合垂直阵的频率特性进行分析。理论研究结果表明:该阵列不仅能够为垂直阵增添水平方位估计能力,而且可以通过三维空间内增益的转化将垂直阵在俯仰方向上的增益转化为水平方向上的增益。通过增益转化,N元组合垂直阵在水平方向上可获得5lg N的增益;平均声强器算法充分弱化了组合垂直阵对信号频率的要求,使其在f_(0)~2f_(0)内可以获得足够大的水平增益。海试的试验结果验证了本文理论的正确性。
关键词
小平台声 呐 组合垂直阵 矢量水听器 声压水听器 被动探测 增益转化 方位估计 平均声 强器
Keywords
small platform sonar combination vertical array vector hydrophone pressure hydrophone passive detection gain conversion direction estimation average sound intensity detector
分类号
TB566
[交通运输工程]
题名 三维同振球型矢量水听器的特性及其结构设计
被引量：42
14
作者
贾志富
机构
哈尔滨工程大学水声研究所
出处
《应用声学》
CSCD
北大核心
2001年第4期15-21,共7页
文摘
本文介绍一种新型水声接收换能器－三维同振球型矢量水听器。这种水听器可以用来获取水 下声场的矢量信息。文中概括地描述了矢量水听器的结构类型及其特性的表征；详细叙述了同振型 三维矢量水听器的设计方法；给出了作者所研制的三维同振球型矢量水听器样器的声学特性测试结 果。
关键词
三维同振球型矢量水听器 振速水听器 声 压 梯度水听器 结构设计 声 学特性测试
Keywords
Vector hydroplanes, Particle velocity hydroplones, Pressure gradient hydroplanes
分类号
TB565.1
[交通运输工程—水声工程]
