[发明专利]四元列阵MEMS矢量水听器微结构

摘要

本发明为一种四元阵列MEMS矢量水听器微结构。本发明包括正方形衬底，正方形衬底上刻蚀有四个十字形悬臂梁，每个十字形悬臂梁中心固定有微型柱状体，十字形悬臂梁的梁臂上设有压敏电阻，四个十字形悬臂梁相对于正方形衬底之间的角度各不相同，分别为0º、30º、45º和60º。本发明微结构采用MEMS工艺制成，具有高灵敏度、低功耗、微体积的优点。与现有单矢量水听器相比，利用本发明微结构制作的水听器定向精度高、空间分辨率力强，可有效的消除了左右舷模糊问题。与传统的水听器阵列相比，本发明极大的缩小了阵列尺寸，并且本发明列阵采用MEMS工艺一次成型，各阵元间具有极高的一致性，为后续算法解算减轻压力。

主权项

一种四元列阵MEMS矢量水听器微结构，其特征在于：包括以硅为材料的正方形衬底（1），以正方形衬底（1）的中心为坐标原点并沿正方形衬底（1）两组对边的中线方向建立XOY坐标系，在正方形衬底（1）上XOY坐标系的四个象限中采用ICP等离子刻蚀技术分别刻蚀有结构尺寸完全相同的镂空十字形悬臂梁（2），四个十字形悬臂梁（2）的中心交叉处刻蚀为圆形片（3），在圆形片（3）上分别垂直固定有一根密度与水密度相同或相近的微型柱状体（4），在各十字形悬臂梁（2）的每根单梁的两端分别利用离子注入技术注入硼离子形成压敏电阻（5），所有的压敏电阻（5）的阻值都相等；四个十字形悬臂梁（2）分别以其各自的中心交叉处为坐标原点并沿其各自的悬臂梁方向建立相对坐标系，并任意的设其中一个十字形悬臂梁（2）的相对坐标系为X1OY1、一个十字形悬臂梁（2）的相对坐标系为X2OY2、一个十字形悬臂梁（2）的相对坐标系为X3OY3、一个十字形悬臂梁（2）的相对坐标系为X4OY4；以正方形衬底（1）上XOY坐标系的X轴为基准并按逆时针方向，以上四个相对坐标系X1OY1、X2OY2、X3OY3、X4OY4中，其中任意一个相对坐标系相对于XOY坐标系的角度为0º、任意一个相对坐标系相对于XOY坐标系的角度为30º、任意一个相对坐标系相对于XOY坐标系的角度为45º、任意一个相对坐标系相对于XOY坐标系的角度为60º；位于相对坐标系X1OY1中X1方向的两根悬臂梁上的四个应变压敏电阻（5）连接成一个检测X1方向水下声信号的惠斯通全桥差动电路，位于相对坐标系X1OY1中Y1方向的两根悬臂梁上的四个应变压敏电阻（5）连接成一个检测Y1方向水下声信号的惠斯通全桥差动电路；位于相对坐标系X2OY2中X2方向的两根悬臂梁上的四个应变压敏电阻（5）连接成一个检测X2方向水下声信号的惠斯通全桥差动电路，位于相对坐标系X2OY2中Y2方向的两根悬臂梁上的四个应变压敏电阻（5）连接成一个检测Y2方向水下声信号的惠斯通全桥差动电路；位于相对坐标系X3OY3中X3方向的两根悬臂梁上的四个应变压敏电阻（5）连接成一个检测X3方向水下声信号的惠斯通全桥差动电路，位于相对坐标系X3OY3中Y3方向的两根悬臂梁上的四个应变压敏电阻（5）连接成一个检测Y3方向水下声信号的惠斯通全桥差动电路；位于相对坐标系X4OY4中X4方向的两根悬臂梁上的四个应变压敏电阻（5）连接成一个检测X4方向水下声信号的惠斯通全桥差动电路，位于相对坐标系X4OY4中Y4方向的两根悬臂梁上的四个应变压敏电阻（5）连接成一个检测Y4方向水下声信号的惠斯通全桥差动电路。