CN209727253U - 一种圆形开合式水听器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种圆形开合式水听器，包括两个四梁纤毛式圆形结构和连接两个四梁纤毛式圆形结构的转轴，所述四梁纤毛式圆形结构包括圆形衬底、设置在圆形衬底中部的十字型悬臂梁、垂直设置在十字型悬臂梁中心上表面的纤毛以及均布在十字型悬臂梁四梁上的八个压敏传感器，所述转轴与两个所述圆形衬底的外壁连接，所述两个四梁纤毛式圆形结构可绕所述转轴旋转一定的角度。本实用新型可使其中一个四梁纤毛式圆形结构测得二维平面内的信号，同时通过与之成一定角度的另一个四梁纤毛式圆形结构相互组合后就可测得三维空间内的信号，该信号可通过现有的信号传输处理技术，最终可以获得三维空间的精确定位。
Description
技术领域
本实用新型涉及MEMS仿生矢量水听器技术领域，具体是涉及一种圆形开合式水听器。
背景技术
声波是在海洋中唯一能够远距离传播的能量形式，而水听器是检测海洋中声波信号的基本器件。其中，基于MEMS技术的微型水听器作为一种微型的水声探测器件，从其诞生之日起就展现出传统水听器无法比拟的优越性，如基于MEMS技术的微型水听器的质量更轻、体积更小、容易隐藏且稳定性高。
目前，基于MEMS技术的矢量水听器已经向微型化、集成化方向发展，而且已经可以实现二维平面内方位的探测，但是仍无法根据实际需要而实现三维空间的精确定位，因单只矢量水听器的空间指向性差，定向精度不高，空间分辨率不够。因此，为实现三维空间的精确定位，使矢量水听器走向实用化，我们仍有许多问题亟需解决。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于提供一种可实现三维空间精确定位的圆形开合式水听器。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种圆形开合式水听器，包括两个四梁纤毛式圆形结构和连接两个四梁纤毛式圆形结构的转轴，所述四梁纤毛式圆形结构包括圆形衬底、设置在圆形衬底中部的十字型悬臂梁、垂直设置在十字型悬臂梁中心上表面的纤毛以及均布在十字型悬臂梁四梁上的八个压敏传感器，所述转轴与两个所述圆形衬底的外壁连接，所述两个四梁纤毛式圆形结构可绕所述转轴旋转一定的角度。
通过采用以上技术方案，可使其中一个四梁纤毛式圆形结构测得二维平面内的信号，同时通过与之成一定角度的另一个四梁纤毛式圆形结构相互组合后就可测得三维空间内的信号，该信号可通过现有的信号传输处理技术，最终可以获得三维空间的精确定位。
更优的，所述两个四梁纤毛式圆形结构的角度设置为0°～180°。
相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：
1、通过两个可改变组合角度的四梁纤毛式圆形结构，可实现三维空间的精确定位，同时可提高测量灵敏度和灵活性。
2、结构精简但设计合理，组装方便，且通过MEMS技术可实现矢量水听器的微型化。
附图说明
图1为本实用新型一种圆形开合式水听器的结构示意图。
图2为本实用新型的电路原理图。
图示说明：1-圆形衬底，2-十字型悬臂梁，3-压敏传感器，4-转轴，5-纤毛。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步地说明。
如图1所示为本实用新型一种圆形开合式水听器的结构示意图，包括两个四梁纤毛式圆形结构和连接两个四梁纤毛式圆形结构的转轴4。其中，四梁纤毛式圆形结构设置为传统矢量水听器的结构形式，即该四梁纤毛式圆形结构包括圆形衬底1、设置在圆形衬底1中部的十字型悬臂梁2、垂直设置在十字型悬臂梁2中心上表面的纤毛5以及均布在十字型悬臂梁2四梁上的八个压敏传感器3，这八个压敏传感器3的电阻均相等。由此可知，上述转轴4其实是与两个圆形衬底1的外壁连接，而该转轴4可与后端控制装置（图中为示意出）连接，即可通过后端控制装置控制两个四梁纤毛式圆形结构的开合角度，使两个四梁纤毛式圆形结构在0°～180°的范围内旋转。在本实施例，将两个四梁纤毛式圆形结构的角度设置为90°，即两个四梁纤毛式圆形结构相互垂直。
上述圆形衬底1采用具有塑性与弹性的sebs基材料制成，十字型悬臂梁2采用SOI材料通过MEMS工艺制成，纤毛5的材料选用与水密度相近的PE塑料材质。
本实用新型的工作原理如下：
当有来自水平方向的信号时，水平布置的四梁纤毛式圆形结构上的纤毛5会发生振动，纤毛5的振动会使与之连接的十字型悬臂梁2发生形变，这样就会使十字型悬臂梁2四梁上的压敏传感器3的压力发生变化，从而可使由八个压敏传感器3组成的惠斯通电桥两臂之间的电势差发生变化，即可获得水平方向上的电压信号（如图2所示）；同时，当有来自垂直方向的信号时，垂直布置的四梁纤毛式圆形结构上的纤毛5也会发生振动，同样可使该四梁纤毛式圆形结构上的由八个压敏传感器3组成的惠斯通电桥两臂之间的电势差发生变化，即可获得垂直方向上的电压信号。以上获得的水平方向上的电压信号及垂直方向上的电压信号可通过现有的信号传输处理技术以及通过树莓派的信号融合处理技术最终可获得三维空间的精确定位。
本实用新型中的两个四梁纤毛式圆形结构可同时从水平方向和垂直方向获取矢量信息，然后通过两个方向的组合并加以信息融合处理即可对声源目标的方位和距离进行精确定位。
以上所述仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种圆形开合式水听器，其特征在于：包括两个四梁纤毛式圆形结构和连接两个四梁纤毛式圆形结构的转轴（4），所述四梁纤毛式圆形结构包括圆形衬底（1）、设置在圆形衬底（1）中部的十字型悬臂梁（2）、垂直设置在十字型悬臂梁（2）中心上表面的纤毛（5）以及均布在十字型悬臂梁（2）四梁上的八个压敏传感器（3），所述转轴（4）与两个所述圆形衬底（1）的外壁连接，所述两个四梁纤毛式圆形结构可绕所述转轴（4）旋转一定的角度。
2.根据权利要求1所述的一种圆形开合式水听器，其特征在于：所述两个四梁纤毛式圆形结构的角度设置为0°～180°。
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