[发明专利]具有隔振功能的MEMS矢量水听器封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS矢量水听器技术领域，具体是一种具有隔振功能的MEMS矢量水听器封装结构。

背景技术

矢量水听器作为一种能够时间同步、空间共点测得水下声场矢量信息的传感器，在海洋工程和海洋开发中有着广泛的应用前景。MEMS矢量水听器的应用使得水中声音信息的获取技术有了巨大的提高，但由于其工作环境复杂，安装平台多样，安装平台的振动会沿着刚性结构传至敏感单元，严重影响测量结果的准确性、灵敏度等。想要提高MEMS矢量水听器的应用效果，需要从多方面着手考虑，其中，封装结构的隔振设计就是重要的一个环节。

对矢量水听器封装结构的隔振设计主要是为了去除水听器安装平台的振动噪声对水听器敏感微结构的干扰，进而提高矢量水听器的信噪比。目前，基于MEMS技术的水听器已趋于成熟化发展，但是MEMS水听器安装平台的噪声（如舰船机械设备振动噪声、螺旋桨振动噪声及水动力噪声等）严重影响了水听器的信噪比，针对这一事实，设计合理的MEMS矢量水听器隔振装置已迫在眉睫。它不仅可以实现干扰信号的隔离，更重大的意义在于能够推动水听器研究技术的进一步工程化应用。

发明内容

本发明的目的就是为了进一步减小工作环境（如：安装平台的振动、噪声等）对MEMS矢量水听器性能指标的影响，而提供一种具有隔振功能的MEMS矢量水听器封装结构，从而使得MEMS矢量水听器的信噪比，指向性等指标得到进一步地优化。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种具有隔振功能的MEMS矢量水听器封装结构，包括外支柱，外支柱内部设有轴向的第一引线孔以及与第一引线孔相通的安置腔，安置腔的腔口位于外支柱底部，外支柱的底部螺纹连接有用于封堵安置腔的堵头，安置腔内安装有放大电路板；外支柱的顶部螺纹连接有软支柱，软支柱内部设有轴向的且与外支柱内第一引线孔相通的第二引线孔，软支柱的顶部螺纹连接有支撑底盘，支撑底盘上开设有与软支柱内第二引线孔相通的第三引线孔，支撑底盘上靠近边缘的位置设有环形卡槽，环形卡槽内固接有透声帽，透声帽内充注有硅油；透声帽内还设有软支座，软支座包括支撑柱体，支撑柱体上开设有轴向的通孔，支撑柱体的侧壁上均布有四个与通孔相通的缓冲孔，支撑柱体的顶面上位于每个缓冲孔正上方的位置各设有一个缓冲凸块，四个缓冲凸块顶部共同固定有一个底板，底板上设有与支撑柱体上通孔相通的第四引线孔，底板上表面还设有安装槽；软支座的支撑柱体底部固定在支撑底盘上表面中心处，支撑柱体的通孔与支撑底盘的第三引线孔相通；软支座的底板上位于安装槽内的位置安装MEMS矢量水听器（所述的MEMS矢量水听器为现有公知技术，例如：专利号为200610012991.0的中国发明专利公开的“共振隧穿仿生矢量水声传感器”），MEMS矢量水听器的输出端通过导线依次穿过软支座底板上的第四引线孔、软支座支撑柱体的通孔、支撑底盘的第三引线孔、软支柱的第二引线孔、外支柱的第一引线孔后与外支柱安置腔内的放大电路板输入端连接，放大电路板的输出端通过导线穿过堵头后和输出电缆连接；外支柱、软支柱、支撑底盘、软支座和透声帽均位于同一轴线上。

所述的软支座设计为环式弹性元件，在支撑柱体的侧壁上开设有四个缓冲孔，这样四个缓冲孔之间就形成了四个缓冲凸块，与支撑柱体顶面上另外四个缓冲凸块形成上下层分布、交叉45度的二级缓冲单元，并且能对应成两端固定、跨中受载的应变梁。在力的作用下，该应变梁可简化成矩形超静定梁，即支撑柱体侧壁上的四个缓冲凸块和顶面上的四个缓冲凸块作为整体可简化为由8个超静定梁组成。根据超静定梁定义，在受到集中载荷时，超静定梁的自由端的端部只有移动，没有转动，即产生S形变形。因此，这种结构设计能保证水听器封装结构的稳定性。

进一步地，所述的外支柱顶部设有第一连接凸块，软支柱的底部设有第一连接凹槽，并且第一连接凸块插入到第一连接凹槽内后二者螺纹连接，外支柱顶部的侧壁向上延设有加固槽，并且加固槽卡固在第一连接凹槽的外表面上，加固槽以保证外支柱和软支柱之间的连接稳定性；所述的支撑底盘底部设有第二连接凸块，软支柱的顶部设有第二连接凹槽，并且第二连接凸块插入到第二连接凹槽后二者螺纹连接。