CN212645883U - 一种mems水听器 - Google Patents
一种mems水听器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN212645883U CN212645883U CN202021788915.0U CN202021788915U CN212645883U CN 212645883 U CN212645883 U CN 212645883U CN 202021788915 U CN202021788915 U CN 202021788915U CN 212645883 U CN212645883 U CN 212645883U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- mems
- gain amplifier
- sensitive chip
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本实用新型的一种MEMS水听器，包括MEMS压电敏感芯片，MEMS压电敏感芯片通过连接线缆与增益放大器部件电路连接，增益放大器部件电路通过输出线缆与外接的接收端连接，其特征是：MEMS压电敏感芯片、连接线缆以及增益放大器部件电路均封装于碳纤维管壳中，MEMS压电敏感芯片、连接线缆以及增益放大器部件电路与碳纤维管壳之间的间隙中，填充与碳纤维管壳相同组分的液态碳纤维液，液态碳纤维液经去空气泡以及冷却凝固后，形成碳纤维填充层。本实用新型由原先的三层介质变为两层介质，减少一次反射。同时在灌封过程中，对碳纤维进行离心去泡的处理，避免了传统灌封过程中产生的气泡对声音传递造成的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能传感器监测系统技术领域，尤其指一种MEMS水听器。
背景技术
声波信息包括有声压、振速、加速度、位移等，既有标量场又有矢量场信息。为了能够在低频、小尺度阵形下获得一定的空间增益，且能给出水下目标精确的方位信息，矢量水听器是一种最佳的选择。因此矢量水听器的研究工作受到国内外研究者的极大重视。矢量水听器是声纳探测的重要组成部分，其性能好坏与敏感转换微结构、微弱信号提取电路、以及为适应水下工作对敏感转换微结构采用的封装结构有关。
传统的“MEMS 矢量水听器”的封装采用了透声橡胶帽与蓖麻油结合来实现声音信号的传递。这种封装方式基本解决了声信号从水中传递到MEMS敏感芯片部件的难题，但也存在声波能量损失较大的缺点。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种新型封装结构，即采用与透声帽相同材料的碳纤维代替蓖麻油进行灌封，在声源向MEMS敏感芯片部件的声波传递过程中仅经过了水和碳纤维两层介质，减少了一次声波反射，提高了声波能量的传递效率。采用此新型封装结构提高水听器的灵敏度。
为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种MEMS水听器，包括MEMS压电敏感芯片，MEMS压电敏感芯片通过连接线缆与增益放大器部件电路连接，增益放大器部件电路通过输出线缆与外接的接收端连接，其特征是：MEMS压电敏感芯片、连接线缆以及增益放大器部件电路均封装于碳纤维管壳中，MEMS压电敏感芯片、连接线缆以及增益放大器部件电路与碳纤维管壳之间的间隙中，填充与碳纤维管壳相同组分的液态碳纤维液，液态碳纤维液经去空气泡以及冷却凝固后，形成同时与碳纤维管壳以及MEMS压电敏感芯片、连接线缆、增益放大器部件电路紧密连接的碳纤维填充层。
为优化上述结构形式，采取的具体措施还包括：
碳纤维管壳为圆柱形结构，直径不超过8毫米，长度不超过30毫米。
一种MEMS水听器，包括MEMS压电敏感芯片，MEMS压电敏感芯片通过连接线缆与增益放大器部件电路连接，增益放大器部件电路通过输出线缆与外接的接收端连接，其特征是：MEMS压电敏感芯片、连接线缆以及增益放大器部件电路均置于模具中，在模具中浇筑液态碳纤维液，液态碳纤维液经去空气泡以及冷却凝固后，形成包裹在MEMS压电敏感芯片、连接线缆以及增益放大器部件电路外的碳纤维填充层。
碳纤维填充层为圆柱形结构，直径不超过8毫米，长度不超过30毫米。
增益放大器部件电路封装于一壳体中，MEMS压电敏感芯片与该壳体采用背靠背焊接方式连接一起，然后采用连接线缆与增益放大器部件电路连接。
封装增益放大器部件电路的壳体尺寸长宽高为5mm×5mm×1mm。
MEMS压电敏感芯片的尺寸为7mm×5mm×1mm。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型具有两种封装结构，一种是具有碳纤维管壳，MEMS压电敏感芯片、连接线缆以及增益放大器部件电路放到碳纤维管壳中，然后填充与碳纤维管壳相同组分的液态碳纤维液，液态碳纤维液经去空气泡以及冷却凝固后，形成同时与碳纤维管壳以及MEMS压电敏感芯片、连接线缆、增益放大器部件电路紧密连接的碳纤维填充层。另一种是不具有碳纤维壳，直接在MEMS压电敏感芯片、连接线缆以及增益放大器部件电路外浇筑碳纤维填充层。这两种结构均采用碳纤维代替蓖麻油进行灌封，由原先的三层介质变为两层介质，减少一次反射。同时在灌封过程中，对碳纤维进行离心去泡的处理，避免了传统灌封过程中产生的气泡对声音传递造成的影响。
附图说明
图1是本实用新型的第一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。
图1的附图标记为：MEMS压电敏感芯片1、连接线缆2、增益放大器部件电路3、输出线缆4、碳纤维管壳5、碳纤维填充层6。
第一实施例：
一种MEMS水听器，包括MEMS压电敏感芯片1，MEMS压电敏感芯片1通过连接线缆2与增益放大器部件电路3连接，增益放大器部件电路3通过输出线缆4与外接的接收端连接，其特征是：MEMS压电敏感芯片1、连接线缆2以及增益放大器部件电路3均封装于碳纤维管壳5中，MEMS压电敏感芯片1、连接线缆2以及增益放大器部件电路3与碳纤维管壳5之间的间隙中，填充与碳纤维管壳5相同组分的液态碳纤维液，液态碳纤维液经去空气泡以及冷却凝固后，形成同时与碳纤维管壳5以及MEMS压电敏感芯片1、连接线缆2、增益放大器部件电路3紧密连接的碳纤维填充层6。
碳纤维管壳5为圆柱形结构，直径不超过8毫米，长度不超过30毫米。
第二实施例：
一种MEMS水听器，包括MEMS压电敏感芯片1，MEMS压电敏感芯片1通过连接线缆2与增益放大器部件电路3连接，增益放大器部件电路3通过输出线缆4与外接的接收端连接，其特征是：MEMS压电敏感芯片1、连接线缆2以及增益放大器部件电路3均置于模具中，在模具中浇筑液态碳纤维液，液态碳纤维液经去空气泡以及冷却凝固后，形成包裹在MEMS压电敏感芯片1、连接线缆2以及增益放大器部件电路3外的碳纤维填充层6。
碳纤维填充层6为圆柱形结构，直径不超过8毫米，长度不超过30毫米。
增益放大器部件电路3封装于一壳体中，MEMS压电敏感芯片1与该壳体采用背靠背焊接方式连接一起，然后采用连接线缆2与增益放大器部件电路3连接。
封装增益放大器部件电路3的壳体尺寸长宽高为5mm×5mm×1mm。
MEMS压电敏感芯片1的尺寸为7mm×5mm×1mm。
第一实施例和第二实施例的区别在于第一实施例具有碳纤维管壳5，而第二实施例没有，两个实施例均采用碳纤维代替蓖麻油进行灌封，由原先的三层介质变为两层介质，减少一次反射。同时在灌封过程中，对碳纤维进行离心去泡的处理，避免了传统灌封过程中产生的气泡对声音传递造成的影响。
参照GB/T 4130-2000《声学水听器低频校准方法》，在消声水池或驻波管中进行测试。接收灵敏度分两个频段进行测量：5Hz-800Hz频段内采用振动液柱法测量，室温27.6度；水温27.0度；入水深度：0.07米；1.0kHz-20kHz频段内采用自由场比较法测量，室温24.9度；水温20.5度；入水深度：3.0米；两个频段内测得的所有测试点得到的灵敏度的数学平均值为灵敏度。试件编号001为本实用新型的MEMS水听器，试件编号002为填充蓖麻油的传统的MEMS水听器，两套测试样品的测试数据如表1所示：
表1 水听器接收灵敏度测量数据
由此可见，本实用新型提出的封装结构能提高声波能量的传递效率。对此封装结构进行 ANSYS仿真，得出传感器的灵敏度为－205dB。经测试:该封装结构的矢量水听器的声压灵敏度达到－205dB，工作频段为10Hz～20kHz。该封装结构的设计为高性能矢量水听器的研究开拓了新的方向。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理上提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种MEMS水听器，包括MEMS压电敏感芯片(1)，所述的MEMS压电敏感芯片(1)通过连接线缆(2)与增益放大器部件电路(3)连接，所述的增益放大器部件电路(3)通过输出线缆(4)与外接的接收端连接，其特征是：所述的MEMS压电敏感芯片(1)、连接线缆(2)以及增益放大器部件电路(3)均封装于碳纤维管壳(5)中，所述的MEMS压电敏感芯片(1)、连接线缆(2)以及增益放大器部件电路(3)与碳纤维管壳(5)之间的间隙中，填充与碳纤维管壳(5)相同组分的液态碳纤维液，液态碳纤维液经去空气泡以及冷却凝固后，形成同时与碳纤维管壳(5)以及MEMS压电敏感芯片(1)、连接线缆(2)、增益放大器部件电路(3)紧密连接的碳纤维填充层(6)。
2.根据权利要求1所述的一种MEMS水听器，其特征是：所述的碳纤维管壳(5)为圆柱形结构，直径不超过8毫米，长度不超过30毫米。
3.一种MEMS水听器，包括MEMS压电敏感芯片(1)，所述的MEMS压电敏感芯片(1)通过连接线缆(2)与增益放大器部件电路(3)连接，所述的增益放大器部件电路(3)通过输出线缆(4)与外接的接收端连接，其特征是：所述的MEMS压电敏感芯片(1)、连接线缆(2)以及增益放大器部件电路(3)均置于模具中，在模具中浇筑液态碳纤维液，液态碳纤维液经去空气泡以及冷却凝固后，形成包裹在MEMS压电敏感芯片(1)、连接线缆(2)以及增益放大器部件电路(3)外的碳纤维填充层(6)。
4.根据权利要求3所述的一种MEMS水听器，其特征是：所述的碳纤维填充层(6)为圆柱形结构，直径不超过8毫米，长度不超过30毫米。
5.根据权利要求4所述的一种MEMS水听器，其特征是：所述的增益放大器部件电路(3)封装于一壳体中，MEMS压电敏感芯片(1)与该壳体采用背靠背焊接方式连接一起，然后采用连接线缆(2)与增益放大器部件电路(3)连接。
6.根据权利要求5所述的一种MEMS水听器，其特征是：封装增益放大器部件电路(3)的壳体尺寸长宽高为5mm×5mm×1mm。
7.根据权利要求6所述的一种MEMS水听器，其特征是：所述的MEMS压电敏感芯片(1)的尺寸为7mm×5mm×1mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021788915.0U CN212645883U (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种mems水听器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202021788915.0U CN212645883U (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种mems水听器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN212645883U true CN212645883U (zh) | 2021-03-02 |
Family
ID=74786397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202021788915.0U Active CN212645883U (zh) | 2020-08-25 | 2020-08-25 | 一种mems水听器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN212645883U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117412218A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 青岛国数信息科技有限公司 | 一种水听器及制造工艺 |
-
2020
- 2020-08-25 CN CN202021788915.0U patent/CN212645883U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117412218A (zh) * | 2023-12-14 | 2024-01-16 | 青岛国数信息科技有限公司 | 一种水听器及制造工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108643893B (zh) | 一种随钻方位声波成像测井装置 | |
| KR20070062974A (ko) | 진동센서 | |
| CN109932048B (zh) | 一种基于差动结构的干涉型光纤水听器探头 | |
| CN212645883U (zh) | 一种mems水听器 | |
| CN103792336A (zh) | 一种现场土壤水势测量仪及其使用方法 | |
| CN103954346A (zh) | 具有目标定位及判别功能的磁复合三维矢量水听器及该水听器的目标定位及判别方法 | |
| CN109443514A (zh) | 一种声压灵敏度校准腔及其测试方法 | |
| CN112683386A (zh) | 一种积分型压电振速矢量水听器 | |
| CN102226712B (zh) | 在水中具有中性浮力的空心结构的三维矢量水听器 | |
| CN100456003C (zh) | 复合同振式高频三轴向矢量水听器 | |
| CN202329798U (zh) | 一种基于压电陶瓷的二维矢量水听器 | |
| CN114413183A (zh) | 基于球形内检测器的管道泄漏定位方法 | |
| CN103015980B (zh) | 一种次声波发射与接收的动液面仪及其方法 | |
| CN114236614A (zh) | 一种多单元集成海底沉积层声学探杆 | |
| CN114151737A (zh) | 用于管道泄漏检测的球形内检测器及定位系统 | |
| CN206479247U (zh) | 一种适用于可搬移式拖曳线列阵声纳水听器 | |
| CN112146703B (zh) | 一种温度、压力、声学集成mems水下传感器及系统 | |
| CN113155263A (zh) | 一种矢量水听器 | |
| CN208795359U (zh) | 二维同振型矢量水听器 | |
| CN115752702A (zh) | 一种低噪声矢量水听器 | |
| CN106556459B (zh) | 一种用于低频声源测试的双端面的力声互易装置和方法 | |
| CN209706939U (zh) | 圆管水听器 | |
| CN106932817A (zh) | 一种综合检测地声‑水声信号的压电传感器 | |
| CN201820440U (zh) | 鱼探仪换能器 | |
| CN201561767U (zh) | 易燃气体流量检测用超声换能器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 405, zone J, blue Pioneer Valley, No. 40, Yangguang Road, Nanhai New District, Weihai City, Shandong Province, 264207 Patentee after: Weihai Zhonghong Weiyu Technology Co.,Ltd. Address before: Room 401, building 3, Huaqing Creative Park, 33 wisdom road, Huishan Economic Development Zone, Wuxi City, Jiangsu Province, 214125 Patentee before: Wuxi Zhonghong micro-cosmos Technology Co.,Ltd. |