刘源
- 作品数：12 被引量：28H指数：2
- 供职机构：中北大学信息与通信工程学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室更多>>
- 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基础研究计划项目更多>>
- 相关领域：理学交通运输工程一般工业技术机械工程更多>>
- 低频高灵敏度中性浮力式MEMS矢量水听器被引量：2
- 2015年
- 由中北大学研制的微机电系统（MEMS）矢量水听器具有小型化、低频性能好、灵敏度高、指向性好、价格低等特点，但目前该水听器对该低频水声信号的低频探测能力不够，所以进一步提高其灵敏度对水听器的未来的发展至关重要。在声学研究的基础上，提出了中性浮力微结构并确定其参数，该结构加大了外力的有效作用面积，从而提高水听器的灵敏度，采用ANSYS有限元对水听器性能进行仿真，为了验证其可靠性，在驻波场测试水听器的性能。结果表明，该水听器的灵敏度-175dB，频响范围为20～500Hz，满足对远距离船舶辐射噪声的探测要求，灵敏度响应曲线的起伏在±1．5dB以内，具有良好的“8”字型指向性，凹点深度为48．8dB。
- 刘源王丽娟郭楠赵龙张文栋张国军
- 关键词：矢量水听器低频灵敏度流固耦合
- MEMS矢量水听器用于潜标系统的可行性（英文）被引量：2
- 2016年
- 提出将MEMS矢量水听器应用于潜标系统,并进行了大量实验验证其可行性。MEMS矢量水听器是一种新型水下声学传感器,它具有体积小、成本低、一致性高和高灵敏度等优点。将水听器应用于潜标系统,可以大幅降低阵列孔径,进而有效地监测海洋声场的矢量信息。矢量水听器矢量通道的指向性与频率无关,在低频和甚低频同样可以获得良好的空间增益,应用在低频和甚低频领域中,可以有效地解决声纳设备体积庞大的问题。经过对系统样机进行多次室内驻波桶调试和外场湖试与海试,结果表明,该系统能有效检测海底20~1000Hz范围内的声场矢量信号,水听器此时的灵敏度可达-176dB,且具有良好的“8”字型指向性。实验结果证明了MEMS矢量水听器应用在潜标系统中进行海洋声场矢量信息探测的可行性,为MEMS矢量水听器在水下目标探测领域的研究提供了良好的试验平台,并为其工程化应用奠定了基础。
- 韩建军张国军张文栋郭静刘源
- 关键词：MEMS水听器潜标数据采集
- 基于声传感器的新型MEMS听诊探头结构设计初探被引量：2
- 2016年
- 针对传统听诊器主要依靠医生听诊,根据个人经验判断病情的问题,结合MEMS技术和声传感器,设计了一种基于声传感器的新型MEMS听诊探头微结构。该MEMS听诊系统由MEMS听诊探头中的敏感微结构接收人体心音信号,经过运算放大和滤波,转换为电信号进行后续分析。建立了听诊头敏感微结构的数学模型,利用ANSYS软件仿真得到该结构的动态特性。利用MEMS工艺加工出听诊头敏感微结构并进行初步测试,测试结果表明提出的基于声传感器的新型MEMS听诊器可以实时显示听诊对象的心音波形。将MEMS声传感器应用于临床听诊为心音采集提出了一种新的思路,具有广泛应用前景。
- 郭楠张国军王续博刘源刘梦然张斌珍薛晨阳张文栋
- 关键词：MEMS技术声传感器
- 纳机电矢量水听器耐压结构设计被引量：2
- 2014年
- 纳机电矢量水听器具有低频性能好,灵敏度高等性能优点,在深海探测领域具有巨大的应用潜力,为满足超深水工作的要求提出了绝缘托盘式新型封装结构,解决了纳机电矢量水听器的耐高静水压技术难题。首先,进行聚氨酯透声帽外围封装承压分析,理论论证聚氨酯基体树脂材料的极限耐静水压强度为42.3 MPa。然后,对MEMS芯片输出电压进行理论计算以及对其进行模态仿真,得出在高达20 MPa的静水压作用下,传感器的输出灵敏度基本无变化,而且工作频带有所拓宽。测试结果表明:改进封装的纳机电矢量水听器在高压20 MPa时,可以实时获得敲击信号;加压前后,该水听器在20 Hz^1 000 Hz工作频带内水听器的灵敏度和指向性基本一致。
- 赵鹏张国军刘源申辉刘林仙张文栋
- 关键词：矢量水听器耐压
- 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
- 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
- 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
- 四元阵型MEMS矢量水听器微结构设计被引量：1
- 2016年
- 针对当前的MEMS矢量水听器存在左右舷模糊问题,提出了一种四元阵型MEMS矢量水听器微结构。首先,从理论上分析了当前的MEMS矢量水听器左右舷模糊问题,从而提出了可消除左右舷模糊的四元阵型MEMS矢量水听器微结构。其次,对四元阵型MEMS矢量水听器微结构进行有限元仿真,声源方向可以通过分析各阵元应力分布情况而唯一确定。最后,通过驻波声场试验验证其可行性,结果表明,该微结构可实现左右舷分辨,有效消除左右舷模糊。
- 郭静张国军刘源王续博张文栋
- 关键词：MEMSANSYS矢量水听器
- 高灵敏度MEMS三维矢量风速计设计被引量：2
- 2016年
- 本项目针对矿井通风监测问题,提出仿蟋蟀尾须纤毛的MEMS三维矢量风速计,实现三维风向和风速感知.传感器传感单元采用四梁支撑结构,信号接收区域采用"盘型"结构接收X,Y和Z方向的风速信号,在满足测量带宽前提下实现三维方向的高灵敏度检测.分析了三维MEMS矢量风速计的敏感机理,根据三轴受力分析,合理排布悬臂梁上压阻的惠斯通电桥检测方式;通过ANSYS仿真分析了"盘型"直径对敏感梁应力和结构谐振频率的影响;在优化的结构参数下分析了X,Y,Z三轴灵敏度.仿真结果表明:盘型结构设计可以实现三维风速感知,相比于一维和二维风速计而言在探测维度上有所改进.
- 王任鑫白冰刘源
- 关键词：MEMS矿井通风
- MEMS电子听诊器微结构设计与验证被引量：8
- 2016年
- 根据国内医疗应用市场对电子听诊器的需求,结合压阻原理与MEMS加工技术设计了一种具有体积小、灵敏度高等优点的MEMS电子听诊器。该听诊器可通过内部MEMS微结构接收心音并完成声电换能,所产生的电信号可方便地由后端电路进行采集与存储。首先建立微结构的力学模型,根据应用需求设计微结构的尺寸参数;其次通过有限元软件进行仿真验证;最后加工制作出听诊器样机并进行测试。测试结果表明该种MEMS听诊器可有效获取心音信号并将其转化为电信号。将MEMS压阻式传感器应用于临床听诊为心音采集提出了一种新思路,具有广泛的应用前景。
- 王续博张国军郭楠刘梦然郭静刘源张文栋
- 关键词：心音电子听诊器微结构
