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《基于MEMS仿生矢量水聽(tīng)器的水聲定向研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、2013年第32卷第6期傳感器與微系統(tǒng)(TransducerandMicrosystemTechnologies)15基于MEMS仿生矢量水聽(tīng)器的水聲定向研究陳桂英，張國(guó)軍，劉林仙，張文棟(中北大學(xué)儀器科學(xué)與動(dòng)態(tài)測(cè)試教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室電子測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030051)摘要：MEMS矢量水聽(tīng)器不僅可以測(cè)量聲壓信號(hào)，還可以測(cè)量質(zhì)點(diǎn)的振速信號(hào)，它具有與頻率無(wú)關(guān)的偶極子自然指向性。單一的矢量水聽(tīng)器就能夠測(cè)量水中的聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速。利用矢量水聽(tīng)器的這種特性，結(jié)合波束形成原理，采用數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)，設(shè)計(jì)了基于MEMS仿生矢量水聽(tīng)器的水聲定向系統(tǒng)，
2、并進(jìn)行了實(shí)際測(cè)試，結(jié)果表明：該系統(tǒng)能很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)360。方位的定向功能。關(guān)鍵詞：MEMS矢量水聽(tīng)器；數(shù)字信號(hào)處理；波束形成；定向中圖分類號(hào)：TB565．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-9787(2013)06-0015-03ResearchonunderwateracousticorientationbasedonMEMSbionicvectorhydrophoneCHENGui—ying，ZHANGGuo-jun，LIULin—xian，ZHANGWen-dong(KeyLaboratoryofInstrumentationScience&D
3、ynamicMeasurement，MinistryofEducation，ScienceandTechnologyonElectronicTest&MeasurementLaboratory．NorthUniversityofChina．Taiyuan030051，China)Abstract：MEMSvectorhydrophonecannotonlymeasuresoundpressuresignal，butalsoparticlevelocitysigna1．Ithasnothingtodowiththefrequencyofdipolenat
4、uraldirectivity．Singlevectorhydrophonecanmeasuresoundpressureandparticlevelocityinthewater．Usingthischaracteristics，acousticorientationsystemisdesignedbasedonMEMSbionicvectorhydrophonecombiningwithbeamformingprincipleandDSPtechnology．Resultsofactualtestsshowthatthissystemcanreal
5、izeorientationfunctionof360。directionfortarget．Keywords：MEMSvectorhydrophone；DSP；beamforming；orientation0引言主要利用波束形成原理，根據(jù)矢量水聽(tīng)器的信號(hào)處理基本在水中各種能量傳播形式當(dāng)中，以聲波的傳播形式最原理，對(duì)矢量水聽(tīng)器的信號(hào)經(jīng)過(guò)放大調(diào)理電路處理后，通過(guò)佳，水聲信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展是和數(shù)字信號(hào)處理、微電子DSP芯片進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換，對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并最學(xué)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展分不開(kāi)的，它們互相終在顯示器上顯示方位估計(jì)角度，從而實(shí)現(xiàn)矢量
6、水聽(tīng)器的滲透、互相促進(jìn)，把聲納技術(shù)的水平推向一個(gè)空前的高定向功能。度]。聲源發(fā)出的聲波，通過(guò)海洋到達(dá)水聲接收傳感器或1MEMS矢量水聽(tīng)器簡(jiǎn)介傳感器陣，水聲探測(cè)設(shè)備對(duì)傳感器或傳感器陣拾取的聲場(chǎng)圖1所示為MEMS矢量水聽(tīng)器的仿生結(jié)構(gòu)示意圖，采信息進(jìn)行處理，確定是否存在目標(biāo)和目標(biāo)的狀態(tài)參數(shù)、目標(biāo)用仿生柱體模仿側(cè)線器官的可動(dòng)纖毛，力敏電阻器模仿感的種類等，這是水聲工作系統(tǒng)的全過(guò)程。覺(jué)單元，將力敏電阻器布置在敏感微結(jié)構(gòu)的4個(gè)懸臂梁上，MEMS矢量水聽(tīng)器不僅可以測(cè)量聲壓信號(hào)，還可以測(cè)四梁中心的質(zhì)量塊主要用來(lái)固定仿生柱體J。當(dāng)處于聲量質(zhì)點(diǎn)的振速信號(hào)，而質(zhì)點(diǎn)的振速信號(hào)
7、方向?yàn)槁暡ǖ膫鞑?chǎng)中的仿生柱體與其幾何中心處的水質(zhì)點(diǎn)同振時(shí)，根據(jù)質(zhì)方向。MEMS矢量水聽(tīng)器具有與頻率無(wú)關(guān)的偶極子自然指點(diǎn)振速的矢量性特征，仿生柱體會(huì)朝著聲源的方向振動(dòng)，從向性，它可以同步、共點(diǎn)測(cè)量聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速的3個(gè)正交分量。利用波束形成算法原理，通過(guò)聲壓和振動(dòng)速度矢量加而使布置在四懸臂梁上的力敏電阻器阻值發(fā)生變化，通過(guò)權(quán)組合進(jìn)行處理，從而得到含有聲源強(qiáng)度信息和方位信息懸臂梁上的惠斯通電橋，將振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，最的聲強(qiáng)矢量，提高了測(cè)量方位角的精度和信噪比。本文終實(shí)現(xiàn)對(duì)水下聲目標(biāo)的檢測(cè)和定向]。收稿日期：2012-11_25基金項(xiàng)目：國(guó)家“863
8、”計(jì)劃資助項(xiàng)目(2011AA040404)16傳感器與微系統(tǒng)第32卷：(cos0cos+sin
