基于MEMS仿生矢量水听器的水声定向研究

MEMS矢量水听器不仅可以测量声压信号,还可以测量质点的振速信号,它具有与频率无关的偶极子自然指向性.单一的矢量水听器就能够测量水中的声压和质点振速.利用矢量水听器的这种特性,结合波束形成原理,采用数字信号处理(DSP)技术,设计了基于MEMS仿生矢量水听器的水声定向系统,并进行了实际测试,结果表明:该系统能很好地实现对目标360°方位的定向功能.     

仿蟋蟀尾毛的MEMS振动传感器 有限元仿真分析

基于MEMS技术和仿生学设计了一种纤毛+薄膜振动传感器敏感结构,由垂直纤毛和两个相互垂直的悬臂梁构成信息接收和传递单元,沉积在与悬臂梁末端固连的硅衬底薄膜上的PZT压电薄膜作为敏感转化单元.建立了该传感器结构的等效运动模型,在此基础上对传感器的输出特性和频率特性进行了数学分析.利用ANSYS有限元软件对不同结构及几何参数的敏感结构进行了仿真分析,对比仿真结果,优化传感器的结构和几何参数.仿真结果表明该结构传感器共振频率达到了6 757.4 Hz.     

一种MEMS硅微三维加速度计设计

在压阻式硅微二维加速度计的基础上,提出了一种MEMS硅微三维加速度计.该加速度计微结构包括由四梁-柱体组成的二维水平检测单元和双T型垂直检测单元两部分,通过双T型检测单元和微型柱体与四梁检测单元检测空间三维方向的加速度值.建立了该结构的数学模型并用有限元分析软件Ansys对敏感弹性元件进行力学特性分析.最后对加工出的加速度计进行性能测试.测试结果表明,该加速度计3个方向频响曲线平坦、灵敏度高、线性度好,轴间耦合度小,X向灵敏度为2.17 mV/g,非线性度为0.63％,y向灵敏度为2.08 mv/g,非线性度为0.75％,Z向灵敏度为1.66mV/g,非线性度为1.13％.     

MEMS仿生矢量水听器优化设计

针对纤毛式MEMS仿生单矢量水听器灵敏度偏低、频响曲线起伏较大的缺陷,对该结构水听器进行了优化设计.通过理论分析和仿真计算,从两方面进行了优化,一是纤毛材料的选择,选用光纤替代塑料柱体;二是设计了一种"半油半酯"新型封装结构.最后在国防水声一级计量站对该封装水听器进行了相应的校准测试.测试结果表明,该水听器性能较之前有了明显提高,灵敏度达到-165 dB(包括前置放大26 dB),频响范围为20 Hz～2 kHz(±4 dB),具有良好的"8"字型指向性.     

专家模糊控制在SNCR脱硝系统中的研究及应用

针对循环流化(CFB)床机组选择性非催化还原(SNCR)脱硝系统被控对象具有的大迟延、大惯性的特点,以及多种干扰因素导致被控对象参数变化大、所建模型准确度无法保证的问题,设计了一种基于专家模糊的SNCR脱硝系统自动控制策略。该控制策略以现场专家经验为依托,采用模糊控制以及两层控制结构相结合的智能控制策略。将该控制策略与新华分散控制系统(DCS)应用于某电厂300 MW CFB机组。运行结果表明:氨水量能较好地跟随NO_X的变化,NOX排放量与设定值之间的每小时平均误差小于±2 mg/Nm~3,同时氨水消耗量比手动调节降低了17.6%。该控制策略解决了SNCR脱硝系统长期以来不能100%实现NOX自动控制的问题,实现了SNCR脱硝系统的稳定及经济运行。     

用于MEMS仿生矢量水听器流激噪声抑制的“三明治”式封装结构设计与性能测试(英文)

MEMS仿生矢量水听器具有体积小、成本低、安装方便、有矢量性等优点,将MEMS仿生矢量水听器应用于水下环境必须解决透声、绝缘、流激噪声抑制等问题.为此,在前期单层聚氨酯封装结构的基础上,提出聚氨酯-水-聚氨酯"三明治"式封装结构,外层聚氨酯直径36 mm,内层聚氨酯直径32 mm.完成了"三明治"式封装结构设计计算与试制测试;并通过典型使用环境实验验证该封装结构的流激噪声抑制能力.实验结果表明在20~1 000 Hz内该封装结构在几乎不损失灵敏度和矢量性的前提下,比前期的封装结构在抑制流激噪声能力方面提高20 dB以上.     

高灵敏度宽频带阵列式仿生矢量水听器研究

针对MEMS仿生矢量水听器灵敏度和频带相互制约,不能同时满足宽频带高灵敏度测量的问题,在单个MEMS矢量水听器的基础上,设计了由四个单元构成的2×2单片集成微敏感结构阵列,实现了水听器的高灵敏度和宽频带。通过理论分析和ANSYS仿真分析,确定阵列微结构的尺寸,采用硅微机械加工工艺完成了阵列微结构的加工,最后在水声一级计量站对封装好的水听器进行了灵敏度和指向性校准测试。测试结果表明:该阵列式仿生矢量水听器未加前置放大时灵敏度达到-189 dB,频响范围20～5 000 Hz,具有良好的"8"字型指向性。     

阵列式MEMS仿生矢量振动传感器研究

针对在同一个物理测试过程中,往往会遇到很多所需测量振动信号的大小和频率在大范围内变化,而一个振动传感器很难满足测试要求的情况,提出了一种四单元集成阵列式仿生矢量振动传感器,4个微结构传感器量程分别为:10,100,500,1 000 gn。在分析敏感结构数学模型的基础上,用ANSYS软件对阵列敏感元件进行仿真,最后对加工好的传感器进行了相关的测试。测试结果表明:该阵列式振动传感器在二维方向的灵敏度高,线性度好,输出稳定性好。量程为100 gn传感器x向灵敏度为2.6134 mV/gn,线性度为0.99991,y向灵敏度为2.5563 mV/gn,线性度为0.99968。