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北京大学推出一种高性能的MEMS空气声矢量传感器

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-05-26  浏览次数:2420
核心提示:北京大学微纳电子学系高成臣教授团队基于MEMS技术平台,经过六年的持续研究,首次在国内研制出高性能热式声粒子振速传感器,并完成了声粒子振速传感器与声压传感器的系统集成,制作出了高性能的MEMS空气声矢量传感器。
 北京大学推出一种高性能的MEMS空气声矢量传感器
据麦姆斯咨询报告,北京大学微纳电子学系高成臣教授团队基于MEMS技术平台,经过六年的持续研究,首次在国内研制出高性能热式声粒子振速传感器,并完成了声粒子振速传感器与声压传感器的系统集成,制作出了高性能的MEMS空气声矢量传感器,该传感器能完成对所有的声压信号的检测。下图分别MEMS声粒子振速传感器的敏感芯片及探头和MEMS声矢量传感器样品。
三轴声粒子速度传感器敏感芯片及探头
 
MEMS声矢量传感器实物图
 
声由声压信号和声粒子振动速度信号组成,其中声压是一个独立于方向的标量信号,声粒子振动速度是一个包含声传播方向信息的矢量信号。声矢量传感器是一种将声压和声速信号同时转换为电信号的敏感元件。这种能同时实现声信号的全息检测技术,将极大地促进声学技术的发展,促进新的检测和校准方法的发展,新的应用产品的开发,开辟新的应用领域。
由于声粒子速度矢量信号幅度低,信号较弱,难以检测,多年来很少有突破,特别是在矢量特性和噪声方面存在很大的困难,所以以往的声信号检测,主要是测量声压力信号的检测元件,主要是对传声器、传声器、传声器、传声器、传声器等进行检测。其中,基于压电和电容检测的原理优先考虑。基于MEMS的声粒子振动速度信号直接检测技术是近年来国际上发展起来的一种新的检测技术。
高成臣教授团队依托国家重点实验室的微/纳米加工技术、技术平台、微纳米加工技术的发展,基于热型声粒子速度传感器,通过对结构设计和优化的高灵敏度,对悬臂梁结构进行了跨尺度的优化设计。E处理,多传感器集成,并对微弱信号的敏感特性进行检测试验,关键技术如建立声压和质点速度检测系统,实现三轴矢量声信号测量。这一技术的突破将为国内声学技术的发展提供一种重要的测试方法。该技术可广泛应用于声学特性测量、多源定位、发动机故障定位、仪器设备噪声源定位、复杂系统声健康监测、定向人机对话等领域,在民用、工业、国防等领域有广泛的应用。
MEMS气声矢量传感器是一种实现声信号全特性测量的感知系统。经过高成臣教授研究小组的长期努力,其核心技术指标已达到国外最佳水平,矢量特性优于42dB,自噪声优于30dB,频率响应范围为100Hz~6KHz。技术指标已完全满足实际使用要求,且传感器技术已成熟,可实现小批量生产。
 
 
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