仿直翅目鸣虫翅膜超微结构的声学传感器设计方法

摘要

本发明属传感器设计，特别涉及声学传感器的设计方法。为了克服现有声学传感器复杂、不利于传感器小型化的的不足，提出一种仿直翅目鸣虫翅膜的声学传感器设计方案，该方案通过对声学传感器敏感元件表面细微结构的设计确定Q值，使传感器的部分结构成为冗余。既可以提高传感器Q值，增加传感器灵敏度，又可以降低Q值，加宽传感器相应带宽，特别是对于宽带传感器，可以去除声学传感器现有的阻尼结构，大大缩小声学传感器的体积。

主权项

1.仿直翅目鸣虫翅膜超微结构的声学传感器设计方法，其特征是由下述步骤实现：一、首先要确定相应的表面结构平滑的传感器的设计各项指标，称为原型传感器.原型传感器决定了待设计制作传感器的基本类型、传感器各组成部分所用材料、组成方式、表面整体结构、决定敏感元件的中心频率、Q值调整起点、等效振动质量；二、根据设计目标，确定传感器敏感元件表面细微结构基本特征，即高Q值采取下凹结构，低Q值宽带传感器采取上凸结构；三、根据目标Q值，由具体实施方式中13式或17式其中R_b为有下凹表面结构的所受的空气粘滞阻力，R″＝R₀+R′，R₀为圆膜所受空气粘滞阻力，R′是除空气粘滞阻力以外的阻尼，Q₀为原型传感器Q值，Q_a为表面有上凸结构的传感器Q值，S₀为膜总面积，S_b为下凹坑体有效面积，S_a为上凸结构有效面积，τ₀为表面平滑圆膜单位面积受空气粘滞阻力，τ_a为圆膜表面上凸结构处单位面积受空气粘滞阻力，确定传感器敏感元件表面细微结构面积S_b或S_a，并由此确定下凹或上凸结构具体参数，由于影响传感器特性的因素错综复杂，理论设计的参数只作为基本参考；四、去除由于新设计形成的相应传统传感器结构的冗余部分，制作出传感器样品；五、经过反复测试、调整，最后确定设计方案。