在聲學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用或開發(fā)過(guò)程中,聲壓的測(cè)量、聲波波形的還原、聲波頻率的確定都具有重要的意義。目前,市面上的聲壓傳感器大多是基于懸浮膜的電容式傳感器。該類型傳感器的問(wèn)題在于,一方面,懸浮膜對(duì)聲壓的傳感靈敏度較低;另一方面,電學(xué)傳感器抗電磁干擾能力差、靈敏度有限。針對(duì)上述問(wèn)題,本文對(duì)基于MEMS懸臂梁的光學(xué)聲壓傳感器進(jìn)行了研究。本文用一維諧振子模型分析了懸臂梁的動(dòng)力學(xué)過(guò)程,給出一階諧振頻率的表達(dá)式,推導(dǎo)出頻率響應(yīng)函數(shù),設(shè)計(jì)了懸臂梁的尺寸參數(shù)。隨后,本文采用COMSOL軟件仿真懸臂梁的諧振頻率、諧振模態(tài)以及靜壓作用下的形變。基于上述理論,本文設(shè)計(jì)了懸臂梁F-P腔聲壓傳感器。首先,分析了F-P腔測(cè)量懸臂梁形變的原理,制作了懸臂梁器件并用該器件搭建了F-P腔傳感器,獲得了12dB的條紋對(duì)比度。隨后,本文對(duì)傳感器進(jìn)行了聲壓測(cè)試,在一階本征頻率下,傳感器的靈敏度為3.404 V/Pa,最小可探測(cè)聲壓為1.6mPa/Hz。此外,本文還進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試,在一階本征頻率下,傳感器的靈敏度為8.08V/g,,是參考加速度計(jì)的156倍。在測(cè)試過(guò)程中,F-P腔傳感器出現(xiàn)了工作點(diǎn)飄動(dòng)的問(wèn)題,進(jìn)而造成輸出結(jié)果的不穩(wěn)定。... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

MEMS結(jié)構(gòu)示意圖

在生物化領(lǐng)域的應(yīng)用也得到了廣泛的研究。1999 年，瑞士巴使用表面鍍膜的懸臂梁陣列來(lái)測(cè)量水蒸氣、氫氣、天然香料間利用懸臂梁所產(chǎn)生的形變與化學(xué)物質(zhì)的濃度成正相關(guān)這一特量懸臂梁的形變，成功實(shí)現(xiàn)了電子“鼻子”的制作如圖 1-2tz 等人在 Science 上報(bào)道了一篇利用懸臂梁陣列檢測(cè)核苷酸雜 所示，實(shí)驗(yàn)所用的懸臂梁長(zhǎng)、寬、厚分別為 500 m、100 50 。圖 1-4 是懸臂梁陣列測(cè)量 DNA 雜交的原理圖。起始懸核苷酸（分別為紅色和藍(lán)色）的懸臂梁高度相同（如圖 A 所酸（綠色，可與紅色寡核苷酸雜交）時(shí)，其中一個(gè)懸臂梁（原致兩個(gè)懸臂梁出現(xiàn)高度差（如圖 B 所示）。而當(dāng)注入另一種匹與藍(lán)色寡核苷酸雜交）時(shí)，另一懸臂梁（原藍(lán)色）也將發(fā)生形高度差消失（如圖 C 所示）。通過(guò)測(cè)量?jī)蓚�(gè)懸臂梁的高度差即況。

用于DNA雜交檢測(cè)的懸臂梁陣列SEM圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]變壓器油中溶解氣體光聲光譜檢測(cè)技術(shù)研究[J]. 毛知新,文勁宇.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(07)
[2]低頻聲波油井液面檢測(cè)方法研究[J]. 劉迎新,楊亦春,韓寶坤,肖穎,郭泉.  應(yīng)用聲學(xué). 2015(01)
[3]基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境噪聲監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J]. 劉向舉,李敬兆,劉麗娜.  傳感器與微系統(tǒng). 2014(09)
[4]輸氣管道泄漏音波傳播特性及監(jiān)測(cè)定位[J]. 孟令雅,李玉星,宋立群,趙方生,付俊濤.  天然氣工業(yè). 2010(11)
[5]輸氣管道聲波泄漏監(jiān)測(cè)試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)與構(gòu)建[J]. 李玉星,唐建峰,王武昌,彭紅偉,趙方生.  實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理. 2010(08)
[6]PZT厚膜及高頻超聲換能器的研究[J]. 溫建強(qiáng),劉美麗.  應(yīng)用聲學(xué). 2010(01)
[7]基于PVDF壓電薄膜的脈搏測(cè)量系統(tǒng)研究[J]. 舒方法,石俊.  壓電與聲光. 2008(01)
[8]國(guó)外醫(yī)療超聲換能器的應(yīng)用、研究和發(fā)展[J]. 袁建人.  中國(guó)醫(yī)療器械信息. 2004(05)
[9]幽靈的外衣 潛艇隱身技術(shù)的發(fā)展[J]. 焦方金.  艦載武器. 2003(01)
[10]次聲波在油田開發(fā)中的應(yīng)用[J]. 邵長(zhǎng)金.  物理. 1997(10)

博士論文
[1]螺旋槳空泡性能及低噪聲螺旋槳設(shè)計(jì)研究[D]. 胡健.哈爾濱工程大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于PZT厚膜的MEMS超聲換能器[D]. 張晉弘.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3144077