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国家高技术研究发展计划(2013AA09A412): 作品数：16 被引量：62H指数：4; 相关作者：张国军张文栋刘源简泽明刘梦然更多>>; 相关机构：中北大学中国船舶重工集团公司第七一五研究所中国运载火箭技术研究院更多>>; 发文基金：国家高技术研究发展计划国家自然科学基金山西省青年科技研究基金更多>>; 相关领域：理学交通运输工程一般工业技术自动化与计算机技术更多>>

温度实时补偿的高精度光纤光栅压力传感器被引量：32: 2015年; 提出了一种新型的温度实时补偿的高精度光纤光栅压力传感器。传感器基于弹性膜片结构,测压光栅直接与膜片连接,膜片在压力作用下产生轴向位移来拉动测压光栅以实现压力传感;温补光栅与弹性膜片分离,使之对外界压力不敏感,用以作测压光栅的温度补偿。测压光栅和温补光栅都施加一定大小的预拉力,使其对环境的温度响应基本相同,从而实现了温度实时补偿。传感器测压光栅与弹性膜片直接连接,消除了力的中间传递,在实现压力快速响应的同时又确保了高精度测量。实验中,传感器在温度快速变化的环境中,压力测量值的变化范围小于±0.7%F.S.;在25 MPa的压力测量范围内,压力精度达到了0.19%F.S.。; 何少灵郝凤欢刘鹏飞桑卫兵刘瑞葛辉良; 关键词：光纤光学光纤光栅温度补偿压力传感器

MEMS仿生矢量水听器二次集成的误差分析测试被引量：1: 2015年; 由中北大学研制的MEMS仿生矢量水听器具有低频、高灵敏度等性能特点,但由于纤毛柱体采用二次集成工艺集成在MEMS微结构上,常出现纤毛二次集成倾斜偏差,而且,该偏差严重影响到矢量水听器两轴输出的一致性,即灵敏度的一致性和指向性的对称性。为此研究了纤毛倾斜偏差对MEMS矢量水听器性能的影响。首先,理论上分析水听器工作原理和二次集成工艺的误差来源。然后,在通过激光显微镜等设备得出二次集成误差的基础上,通过ANSYS有限元分析方法分析得出纤毛的倾斜偏差对水听器的灵敏度影响很大,理论上计算出两个轴灵敏度误差为8.7%。因此,提出了通过优化二次集成工艺,从而减少两轴输出的不一致性。最后,采用矢量水听器校准系统测试改进前和改进后的水听器。结果表明:纤毛二次集成过程的倾斜偏差引起两轴输出的不一致(两轴灵敏度相对误差约为9.0%),改进后的水听器可以显著减小二次集成带来的误差。; 刘源王丽娟赵鹏申辉赵龙张国军; 关键词：矢量水听器纤毛 ANSYS 对称性灵敏度

MEMS矢量水听器的温度特性及其补偿方法研究被引量：2: 2016年; 文中以MEMS矢量水听器为研究对象,分析其温度特性,采用BP神经网络方法进行温度补偿。海水的温度范围为-2-30℃,在该范围内对水听器的温度特性进行测试。测试结果表明：随着温度的变化,MEMS矢量水听器产生温度漂移,使其灵敏度发生浮动,这样严重制约了水听器的测量精度和应用范围。采用BP神经网络算法对水听器进行温度补偿,将水听器测量电压值和实时温度进行数据融合,削弱了环境温度的影响。补偿后,水听器的温度漂移显著降低,不同工作温度下的灵敏度曲线高度重合,灵敏度浮动不超过2 d B。; 韩建军张国军徐伟张文栋; 关键词：MEMS 矢量水听器温度特性温度补偿 BP神经网络

基于Parylene封装的宽频带MEMS矢量水听器被引量：1: 2015年; 针对目前水听器的聚氨酯封装所导致的窄频带问题,提出一种新的高疏水Parylene薄膜无透声帽封装矢量水听器,即利用Parylene薄膜的淀积高保形性、低渗透性和高绝缘性实现无透声帽封装,解决透声帽带来共振峰引入问题,拓宽水听器的频带。实验结果表明:水听器的共振峰由450 Hz提高到了1 400 Hz。; 王任鑫刘源张国军刘俊薛晨阳张文栋; 关键词：PARYLENE 宽频带微机电系统矢量水听器

杯型MEMS矢量水听器的设计被引量：2: 2016年; 由于当前四梁纤毛式MEMS矢量水听器的灵敏度与带宽之间相互制约,要想提高水听器的灵敏度往往需要以大幅牺牲带宽为代价,针对此问题提出了杯型矢量水听器,在大幅提高水听器灵敏度的同时仍具有一定的带宽,满足MEMS矢量水听器低频高灵敏度的工程应用要求。通过ANSYS对杯型微结构进行仿真分析,保证水听器的灵敏度及工作带宽。驻波场测试结果表明,杯型矢量水听器的灵敏度在400 Hz可达到-192 dB（前置放大40 dB）,具有20~400 Hz的可测带宽,在满足测试带宽的基础上大幅提高了矢量水听器的灵敏度,同时满足灵敏度每频程6 dB的增长趋势,具有良好的＂8＂字型指向性,凹点深度为31.6 dB。; 徐伟张国军刘源韩建军白冰张文栋; 关键词：矢量水听器灵敏度带宽

单片集成四元阵列式MEMS矢量水听器的研究被引量：3: 2015年; 针对当前对MEMS矢量水听器高可靠性迫切要求,设计了2×2单片集成四元阵列式MEMS矢量水听器,以保证其中一个敏感微结构失效损坏或工作不正常时,水听器仍能正常工作。结合ANSYS软件对阵列敏感微结构进行了仿真分析;设计了该微结构的加工工艺流程;最后,对阵列式MEMS矢量水听器进行水声校准测试。测试结果表明:阵列式水听器可靠性明显提高,灵敏度达到-179 d B(0 d B=1V/μPa),具有良好的"8"字指向性。; 简泽明陈尚张国军刘梦然许娇张文栋; 关键词：可靠性灵敏度指向性

MEMS仿生矢量水听器的微结构优化设计被引量：2: 2014年; 压阻式的MEMS仿生矢量水听器的固有频率和灵敏度之间是相互制约的，即随微结构的各个尺寸（悬臂梁的长、宽、高及中心连接体的边长）的变化，二者呈现相反的趋势。通过理论分析和推导，得出每个尺寸对水听器固有频率和灵敏度的影响程度不一致，可以合理地设计微结构的各个尺寸（最优解），使矢量水听器在具有相同固有频率条件下得到最大灵敏度。根据常用的微结构，通过Matlab软件计算出了微结构的一组最优解。通过ANSYS软件仿真验证，与常用的微结构相比，该微结构固有频率下降了7％，而灵敏度提高了1倍。最后，测试结果表明：两组尺寸的水听器频带范围为20～1000Hz，并且尺寸优化后的水听器比优化前的灵敏度平均高5dB。; 简泽明张国军刘梦然张文栋; 关键词：固有频率频带 ANSYS 最优解

阵列式MEMS矢量水听器的信息采集系统设计: 2014年; 设计了一种应用于阵列式MEMS矢量水听器的水下信息采集系统,用于采集水声信号和水听器姿态信息;采集信息经编码后通过RS422接口输出。设计了一种低噪声前置放大电路来对模拟信号进行调理;对于时统信号和姿态信号,采用抽样判决进行消抖,保证了信号接收的准确性。将采集系统与水听器封装一体后进行了测试,结果表明,系统工作稳定,可准确采集水听器的水下信息。; 申辉张国军郭靖张文栋; 关键词：数据采集信号调理阵列式 MEMS 矢量水听器

应用于海底观测网的矢量水听器信号采集系统: 2015年; 基于中北大学研制的纳机电矢量水听器,设计一套应用于深海海底观测网的矢量水听器信号采集系统。该系统以FPGA为控制核心实现对纳机电矢量水听器矢量声场信号的预处理、采集、编码、存储及传输,同时可读取水听器姿态信息和温度信息以实时了解水听器环境状况,便于后续算法处理。最后进行系统调试,结果表明该系统可成功实现其功能,且具有低功耗,满足应用于海底观测网的需求。; 郭静张国军韩建军王续博张文栋; 关键词：矢量水听器 FPGA 信号采集 AD转换低功耗

MEMS矢量水听器减振结构的设计与研究被引量：3: 2015年; 在MEMS矢量水听器现有结构的基础上,设计出一种新型减振结构,期望利用该封装结构衰减水听器工作时安装平台的振动噪声,削弱安装平台振动对水听器测量精度的影响,提高水听器的抗噪能力。结合理论分析确定减振材料并采用有限元软件进行仿真,对矢量水听器先后采用原有封装结构和减振封装结构进行封装,并通过振动台实验和驻波桶灵敏度测试。测试结果表明:该结构可有效实现对MEMS矢量水听器干扰信号的衰减,同时基本不影响水听器的接收灵敏度。; 郭楠张国军简泽明刘梦然张文栋; 关键词：减振阻尼材料损耗因数封装结构

国家高技术研究发展计划(2013AA09A412)

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