[发明专利]一种具备过载保护结构的MEMS矢量水听器

说明书

本发明公开了一种具备过载保护结构的MEMS矢量水听器，属于MEMS传感器和矢量水听器技术领域。其包括硅基感知模块和玻璃基过载保护模块，其中硅基感知模块上设置有刚性轻质柱体，玻璃基过载保护模块用于限制刚性轻质柱体的运动范围。本发明解决了目前同振式矢量水听器在受到外界较大冲击情况下易发生敏感元件损坏的问题，同时解决了仿生型MEMS矢量水听器纤毛型感知元件安装限位、粘结胶容易溢出的问题，是对现有技术的一种重要改进。

技术领域

本发明涉及MEMS传感器和矢量水听器技术领域，尤其涉及一种具备过载保护结构的MEMS矢量水听器。

背景技术

目前，在矢量水听器领域主要分为基于压差原理的矢量水听器和基于惯性原理的同振式矢量水听器。基于压差原理的矢量水听器受限于感应原理，主要应用于高频段声矢量信号的检测，但伴随着目前对低频段声矢量信号检测需求日益强烈，基于压差原理的矢量水听器逐渐被基于惯性原理的同振式矢量水听器所取代。

基于惯性原理的同振式矢量水听器一般利用皮筋、弹簧进行悬挂安装，在水下声波激励下能够与水质点实现同频同幅运动，通过内部集成的可动振动感知元件即可对该振动信号进行感知，进而完成声矢量信号的检测。根据内部集成振动感知元件的不同，基于惯性原理的同振式矢量水听器一般又可细分为位移型、速度型、加速度型等。

但是，由于基于惯性原理的同振式矢量水听器内部集成了可动元件，大大降低了其可靠性，在使用、运输过程中如果受到撞击、跌落等较大冲击，很容易造成矢量水听器内部敏感元件的损坏，进而导致矢量水听器的失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种具备过载保护结构的MEMS矢量水听器，其能够提高MEMS矢量水听器的抗震性能和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种具备过载保护结构的MEMS矢量水听器，其包括叠置的硅基感知模块1和玻璃基过载保护模块2，所述硅基感知模块1上设置有用于感知二维方向声矢量信号的刚性轻质柱体3，所述玻璃基过载保护模块2套住所述刚性轻质柱体3从而限制刚性轻质柱体3的运动范围。

可选的，所述硅基感知模块1包括十字型敏感固支梁101、硅基框架102和限位圆筒103；所述十字型敏感固支梁101由中心连接圆盘1011和4个感应臂1012组成，所述中心连接圆盘1011位于硅基感知模块1的中心，4个感应臂1012以90°正交方式位于中心连接圆盘1011的四周，4个感应臂1012一端与中心连接圆盘1011连接，另一端与硅基框架102连接；所述限位圆筒103位于中心连接圆盘1011的下方，且几何中心与中心连接圆盘1011的几何中心重合；每个感应臂1012上均设置有2个压敏电阻105，分别为中心压敏电阻1051和边缘压敏电阻1052，中心压敏电阻1051靠近感应臂1012与中心连接圆盘1011的连接位置，边缘压敏电阻1052靠近感应臂1012与硅基框架102的连接位置；硅基框架102上设置有电引出焊盘107，压敏电阻105利用金属连接引线106与电引出焊盘107电连接；所述刚性轻质柱体3位于限位圆筒103之中，刚性轻质柱体3的底部通过粘结胶104与中心连接圆盘1011的背面连接。

可选的，所述玻璃基过载保护模块2的中央设有同轴的圆盘形运动空腔201和圆柱形限位空腔202，圆盘形运动空腔201的半径大于圆柱形限位空腔202的半径，圆柱形限位空腔202与圆盘形运动空腔201直接相连并贯穿玻璃基过载保护模块2，所述刚性轻质柱体3依次穿过圆盘形运动空腔201和圆柱形限位空腔202并露出于玻璃基过载保护模块2的外部，圆柱形限位空腔202的半径大于刚性轻质柱体3的半径。

可选的，所述刚性轻质柱体3的材质为密度范围为1~1.2g/cm³的光敏树脂。