三维矢量水听器

摘要

本发明涉及MEMS传感器领域中的矢量水听器，具体是一种三维矢量水听器。解决了现有组合式三维矢量水听器存在的不利于实现微型化、且不易批量化生产等问题，包括分别用于敏感X向、Y向、Z向三方向水下声信号的敏感单元；用于敏感Z向单方向水下声信号的敏感单元包含半导体框架、悬置于半导体框架内且平行设置的两悬臂梁，两悬臂梁等长，且单端与半导体框架同一边框固定，自由端通过连接梁固定于一起；两悬臂梁与半导体框架固定的端部分别设有应变敏感元件，半导体框架上设有两基准敏感元件，连接组成电桥电路；两敏感单元的半导体框架为同平面集成。本发明结构简单、新颖，单片集成，易于微型化，易于制作和批量化生产，应用范围广阔。

主权项

一种三维矢量水听器，包括采用MEMS微加工技术加工获得的分别用于敏感X向、Y向、Z向三方向水下声信号的敏感单元；其中，用于敏感X向、Y向两方向水下声信号的敏感单元为同一敏感单元，包含第一半导体框架（1）、架设于第一半导体框架（1）中央的十字形悬臂梁（2）、垂直固定于十字形悬臂梁（2）中央的微型柱状体（3），十字形悬臂梁（2）的四梁端部分别设置有应变敏感元件（4），十字形悬臂梁（2）四梁端部的应变敏感元件（4）连接组成分别用于测量X向、Y向两方向水下声信号的两个全桥差动电路，即十字形悬臂梁（2）X方向两根梁上四个端部的应变敏感元件组成X向水下声信号全桥差动电路，十字形悬臂梁（2）Y方向两根梁上四个端部的应变敏感元件组成Y向水下声信号全桥差动电路；其特征在于：用于敏感Z向单方向水下声信号的敏感单元包含第二半导体框架（5）、悬置于第二半导体框架（5）内且平行设置的两悬臂梁（6、7），两悬臂梁（6、7）等长，且单端与第二半导体框架（5）同一边框固定，自由端通过连接梁（8）固定于一起；两悬臂梁（6、7）与第二半导体框架（5）固定的端部分别设有应变敏感元件（9），第二半导体框架（5）上设有两基准敏感元件（10），两基准敏感元件（10）与两悬臂梁（6、7）端部的应变敏感元件（9）连接组成用于测量Z向单方向水下声信号的电桥电路，两悬臂梁（6、7）端部应变敏感元件（9）分别接入电桥电路的相对桥臂；第一和第二半导体框架（1、5）为同平面集成。