據麥姆斯咨詢(xún)報道,北京大學(xué)微納電子學(xué)系高成臣教授課題組依托MEMS工藝平臺,經(jīng)過(guò)6年的持續研究,在國內首次研制出了高性能的熱式聲粒子振速傳感器,并完成了聲粒子振速傳感器與聲壓傳感器的系統集成,制作出了高性能的MEMS空氣聲矢量傳感器,該傳感器能夠完成聲壓信號的全信息檢測。
聲音由聲壓信號和聲粒子振動(dòng)速度信號構成,其中聲壓是標量信號,與方向無(wú)關(guān),聲粒子振速是矢量信號,包含了聲音傳播的方向信息。聲矢量傳感器是能夠同時(shí)把聲音的聲壓及聲質(zhì)點(diǎn)振速信號轉換為電信號的敏感元件。這種能夠同時(shí)實(shí)現聲信號的全息檢測技術(shù),將大大促進(jìn)聲學(xué)技術(shù)的發(fā)展,將推動(dòng)新的檢測校準方法制定,新的應用產(chǎn)品開(kāi)發(fā),開(kāi)辟新的應用領(lǐng)域。
由于聲粒子振速矢量信號量值低,信號微弱,檢測難度大,多年來(lái)鮮有突破,尤其是在矢量特性及自噪聲方面存在很大難度,因此以往聲音信號檢測主要以測量聲壓信號為主,檢測元件主要為麥克風(fēng),主要基于壓電和電容檢測原理為主?;贛EMS的聲粒子振速信號直接檢測技術(shù)是國際上近年來(lái)發(fā)展的一種新型檢測技術(shù),由荷蘭屯特大學(xué)最早提出并實(shí)現,取得了許多重要成果,并開(kāi)展了系統應用。
高成臣教授課題組依托微米/納米加工技術(shù)國家級重點(diǎn)實(shí)驗室工藝平臺,基于微納加工技術(shù)開(kāi)發(fā)了熱式聲粒子振速傳感器,突破了高靈敏敏感結構設計與優(yōu)化、跨尺度懸梁結構加工、多傳感器集成、微弱信號檢測及敏感特性測試等關(guān)鍵技術(shù),構建了聲壓及聲質(zhì)點(diǎn)振速檢測系統,實(shí)現了聲信號的三軸矢量測量。該項技術(shù)的突破,將為國內聲學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供重要的測試手段。該技術(shù)可廣泛應用于聲學(xué)特性測量、多聲源定位、發(fā)動(dòng)機故障定位、儀器設備噪聲源定位、復雜系統的聲學(xué)健康監測、指向性人機對話(huà)等,在民用、工業(yè)及國防中有著(zhù)廣泛的用途。
MEMS空氣聲矢量傳感器是實(shí)現聲音信號全特性測量的感知系統,經(jīng)過(guò)高成臣教授課題組的長(cháng)期努力,其核心技術(shù)指標已經(jīng)達到國外最好水平,矢量特性?xún)?yōu)于42dB,自噪聲優(yōu)于30 dB,頻響范圍100Hz~6kHz,。該技術(shù)指標已完全滿(mǎn)足實(shí)際使用要求,并且傳感器工藝技術(shù)已經(jīng)成熟,可以實(shí)現小批量生產(chǎn)。