[发明专利]高灵敏宽频带压电式MEMS矢量水听器有效
| 申请号： | 201810434347.5 | 申请日： | 2018-05-08 |
| 公开（公告）号： | CN108731790B | 公开（公告）日： | 2020-07-10 |
| 发明（设计）人： | 刘林仙 | 申请（专利权）人： | 山西大学 |
| 主分类号： | G01H11/08 | 分类号： | G01H11/08 |
| 代理公司： | 太原市科瑞达专利代理有限公司 14101 | 代理人： | 卢茂春 |
| 地址： | 030006 山*** | 国省代码： | 山西;14 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 灵敏 宽频 压电 mems 矢量 水听器 | ||
1.一种高灵敏宽频带压电式MEMS矢量水听器，由用于接收声波的立柱（1）、支撑立柱的底座（2）、敏感转换垫、支撑架组成，立柱与底座固定连接，底座放置在敏感转换垫上面；敏感转换垫设置在支撑架上面；
所述底座由两个横梁和四个支腿组成，两个横梁十字交叉，每个横梁的下面均设两个支腿，支腿下面设置一个圆形敏感转换垫；
所述敏感转换垫由上金属电极层（3）、下金属电极层（4）和中间压电材料薄膜层（5）组成；中间压电材料薄膜层（5）夹在上金属电极层（3）、下金属电极层（4）之间；所述支撑架由支柱（7）和硅衬底薄膜（6）组成，支柱（7）上面设置硅衬底薄膜（6）；其特征在于：当有声波信号作用到立柱（1）上时，立柱根据声音信号的方向产生弯曲变形，进而通过底座（2）引起硅衬底薄膜（6）变形，硅衬底薄膜（6）上产生与声压成比例的应力应变，位于硅衬底薄膜（6）上面的中间压电材料薄膜层（5）产生压电效应，发生与应力成比例的压电材料极化，同时中间压电材料薄膜层（5）与上金属电极层（3）、下金属电极层（4）相连的两端产生极性相反的等量极化电荷，将应力应变转换为电信号，通过上金属电极层（3）、下金属电极层（4）传输至输出端，实现声波信号的检测；通过四个压电材料薄膜层的不同极化形式检测声音信号的方向，解决左右弦模糊问题，同时声波通过立柱（1）的两个垂直面接收，实现二维方向声音信号的探测。
2.根据权利要求1所述的一种高灵敏宽频带压电式MEMS矢量水听器，其特征在于：所述立柱为长×宽×高=320um×320um×3000um的四棱柱。
3.根据权利要求1所述的一种高灵敏宽频带压电式MEMS矢量水听器，其特征在于：所述横梁的长×宽×厚=2520um×320um×100um。
4.根据权利要求1所述的一种高灵敏宽频带压电式MEMS矢量水听器，其特征在于：压电材料薄膜层（5）为PZT压电薄膜层，压电材料薄膜层（5）为直径是490um，厚度是3um的圆形。
5.根据权利要求1所述的一种高灵敏宽频带压电式MEMS矢量水听器，其特征在于：硅衬底薄膜（6）为直径是700um，厚度是10um的圆形硅基隔膜。
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