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球拍型悬臂梁光纤Fabry-Perot腔声传感器的研究
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作者 殷泽轩 《光通信技术》 北大核心 2025年第4期19-24,共6页
为提高光纤法布里-珀罗(F-P)腔声传感器的灵敏度,设计了一种球拍型悬臂梁光纤F-P腔声传感器。首先,基于COMSOL仿真软件对悬臂梁进行模态分析和尺寸优化;其次,采用激光加工技术制备了304不锈钢材质的球拍型悬臂梁光纤F-P腔声传感器,并通... 为提高光纤法布里-珀罗(F-P)腔声传感器的灵敏度,设计了一种球拍型悬臂梁光纤F-P腔声传感器。首先,基于COMSOL仿真软件对悬臂梁进行模态分析和尺寸优化;其次,采用激光加工技术制备了304不锈钢材质的球拍型悬臂梁光纤F-P腔声传感器,并通过显微测量验证了加工精度;最后,搭建声学测试系统,在20~3000 Hz频率范围内对传感器的性能进行测试。实验结果表明:该传感器的谐振频率为1750 Hz,在400~3000 Hz范围内灵敏度均高于350 mV/Pa;在1400 Hz工作频率下,0.01~0.17 Pa声压范围内的灵敏度达到3619.57 mV/Pa,线性度为0.9998,信噪比(SNR)为49.1 dB,最小可检测声压(MDP)为15.03μPa/Hz1/2。 展开更多
关键词 法布里-珀罗腔 声传感器 球拍型悬臂梁 谐振频率 最小可检测
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用于管道入侵定位检测的MEMS声传感器
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作者 刘涛 豆涵杰 +5 位作者 李军 李志浩 张继轩 杨嘉倩 张明洋 牟笑静 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第5期634-637,共4页
管道入侵破坏会造成环境严重污染以及财产的重大损失,基于声学技术的管道破坏定位技术已成为发展趋势。提出了一种基于PMUT的MEMS声传感器,通过氧化铝-环氧树脂填充的方式实现了声阻抗匹配与高可靠性封装。将两个微机电系统(MEMS)声传... 管道入侵破坏会造成环境严重污染以及财产的重大损失,基于声学技术的管道破坏定位技术已成为发展趋势。提出了一种基于PMUT的MEMS声传感器,通过氧化铝-环氧树脂填充的方式实现了声阻抗匹配与高可靠性封装。将两个微机电系统(MEMS)声传感器安装在管道入侵定位检测系统中,并敲击管道模拟入侵场景,然后采集管道中传播的声信号并对其进行分析。结果表明,声信号在管道中的传播速度为2449 m/s,基于声信号的管道入侵定位检测方法的定位相对误差小于2%,证明了MEMS声传感器用于管道入侵定位监测的可行性。 展开更多
关键词 MEMS声传感器 PMUT 管道入侵定位 探测
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表面波相控变频电磁声传感器的研制
3
作者 何存富 王永慷 +2 位作者 高杰 张义政 吕炎 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期90-98,共9页
电磁声传感器(EMAT)因其具有非接触、可设计性强等优势,在无损检测领域得到了广泛的应用。目前,大多数EMAT只能在固定频率下激发超声波,限制了传感器的应用范围,为此,提出了一种新型相控变频电磁超声传感器(PC-FC-EMAT),通过调控传感器... 电磁声传感器(EMAT)因其具有非接触、可设计性强等优势,在无损检测领域得到了广泛的应用。目前,大多数EMAT只能在固定频率下激发超声波,限制了传感器的应用范围,为此,提出了一种新型相控变频电磁超声传感器(PC-FC-EMAT),通过调控传感器激励信号的相控时延,可达到变频激励的目的。首先,提出了PC-FC-EMAT的设计方案,建立了PC-FC-EMAT的频域响应模型,揭示了洛伦兹力空间响应下相控时延对频域响应的作用机理;其次,建立了PC-FC-EMAT多物理场耦合仿真模型,研究了相控时延对PC-FC-EMAT时域及频域响应的作用规律,仿真验证了相控时延对PC-FC-EMAT频率响应的调控作用;最后,研制了PC-FC-EMAT,并开展实验研究。实验结果表明,所研制的的PC-FC-EMAT可实现4~12 mm的波长调控,频带范围覆盖252~687 kHz,满足设计要求。 展开更多
关键词 电磁声传感器 相控变频 表面波 时间延迟
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水下声传感器网络联合同步和定位方法
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作者 邱枫 仓乃梦 《现代电子技术》 北大核心 2024年第9期66-70,共5页
水下传感器网络(UASNs)在海洋监测、资源勘探、灾害预防和海洋学数据收集等方面的广泛应用,引起了学术和工业研究人员的极大关注。在这些服务中,节点的准确定位是水下声传感器网络的研究重点之一。然而,在实际的水下环境中,传播速度随... 水下传感器网络(UASNs)在海洋监测、资源勘探、灾害预防和海洋学数据收集等方面的广泛应用,引起了学术和工业研究人员的极大关注。在这些服务中,节点的准确定位是水下声传感器网络的研究重点之一。然而,在实际的水下环境中,传播速度随深度变化(即分层效应)和异步时钟的存在均会显著影响测距的精度,从而降低定位性能。针对以上特性,文中设计一种基于自主水下航行器(AUV)辅助的水下声传感器网络联合同步和定位方法。在开始定位流程后,目标节点通过接收AUV发出的信标信号建立水声传播方程并进行相对距离的估计,其中考虑了异步时钟问题和分层效应引起的水声弯曲效应问题,实现了对目标节点位置和时钟的联合估计。仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性。 展开更多
关键词 自主水下航行器(AUV) 时钟同步 水下声传感器网络 测距精度 分层效应 联合同步和定位方法
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Michelson干涉仪式光纤空气声传感器 被引量:9
5
作者 王永杰 李芳 +1 位作者 肖浩 刘育梁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1114-1117,共4页
介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.... 介绍了一种用于直升机等低空目标探测的光纤空气声传感器.该传感器基于光纤Michelson干涉仪的原理,结合弹性盘片的应力应变理论分析和光纤粘接的工艺设计,采用相位载波解调技术进行信号解调.对比实验测试验证了这种声音探测技术可行性.传感器理论灵敏度为2.38rad/Pa,实测灵敏度为1.5rad/Pa,采用PGC相位解调理论最小可探测的最小声信号为6.7μPa,即9.5dB.传感器在20~300Hz范围内响应基本平坦.结合声音传播规律分析并肯定其在实用中的可行性. 展开更多
关键词 光纤传感器 光纤空气声传感器 麦克尔逊干涉仪 弹性盘片
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一种用于管道地面标记的MEMS仿生矢量声传感器 被引量:7
6
作者 葛晓洋 张国军 +3 位作者 杜春晖 王晓瑶 宋小鹏 张文栋 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2012年第6期882-885,889,共5页
随着管道越埋越深,基于声检测原理的地面标记是现今管道技术的发展趋势。针对目前对管道内检测器标记难的现状,首次提出一种高灵敏度、高信噪比、高分辨率的新型MEMS仿生矢量声传感器运用到地面标记系统中。该文将该传感器与目前广泛应... 随着管道越埋越深,基于声检测原理的地面标记是现今管道技术的发展趋势。针对目前对管道内检测器标记难的现状,首次提出一种高灵敏度、高信噪比、高分辨率的新型MEMS仿生矢量声传感器运用到地面标记系统中。该文将该传感器与目前广泛应用在地面标记系统中的压电陶瓷振动传感器和动圈式高灵敏度地震检波器进行了不同的模拟对比实验。实验结果表明,MEMS仿生矢量声传感器具有检测距离长,可靠性能好,对土壤环境要求低等优点,从而验证了MEMS仿生矢量声传感器检测微弱信号的可行性和其在标记定位管道内检测器方向的良好的应用前景。 展开更多
关键词 地面标记 微弱信号检测 检测 MEMS仿生矢量声传感器
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基于共振隧穿二极管的GaAs悬臂式声传感器研究 被引量:5
7
作者 张文栋 王建 +3 位作者 薛晨阳 熊继军 张斌珍 仝召民 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2293-2296,共4页
实验研究了基于AlAs/InxGa1-xAs/GaAs共振隧穿二极管(RTD)的振荡器的压力-频率转换特性,实验结果表明:该特性具有良好的线性特征,且其线性灵敏度达到0.84kHz/MPa.利用此压力-频率转换特性,首次设计并利用微机械控制孔技术加工制作了基于... 实验研究了基于AlAs/InxGa1-xAs/GaAs共振隧穿二极管(RTD)的振荡器的压力-频率转换特性,实验结果表明:该特性具有良好的线性特征,且其线性灵敏度达到0.84kHz/MPa.利用此压力-频率转换特性,首次设计并利用微机械控制孔技术加工制作了基于RTD的GaAs基悬臂式声传感器结构,实现了RTD与GaAs基微机械加工技术的工艺集成. 展开更多
关键词 RTD振荡器 压力-频率特性 GAAS 悬臂式声传感器
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光纤声传感器的实验系统研究 被引量:7
8
作者 李瑞 肖文 +1 位作者 姚东 许秉时 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期131-134,共4页
针对光纤声传感器元件尺寸小、对探测灵敏度要求高的特点,本文提出了一套用于该传感器在线数据采集、灵敏度分析与调节定位的实验系统。通过分析不同工作距离下系统的接收光强度,得到了系统的灵敏度特性,并输出反馈信号控制光纤微调架... 针对光纤声传感器元件尺寸小、对探测灵敏度要求高的特点,本文提出了一套用于该传感器在线数据采集、灵敏度分析与调节定位的实验系统。通过分析不同工作距离下系统的接收光强度,得到了系统的灵敏度特性,并输出反馈信号控制光纤微调架自动、精确的调节到最佳工作距离,以使传感器获得最佳的探测灵敏度。采用该系统对平行结构的光纤声传感器进行了实验研究,实验结果表明传感器的最佳工作距离为160μm,对声音的探测灵敏度为16mV/Pa。 展开更多
关键词 光纤传感器 声传感器 灵敏度 强度调制
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基于数字式MEMS声传感器阵列的声源定位系统设计 被引量:4
9
作者 汪明 陈建辉 +3 位作者 王广龙 高凤岐 陶巍 李冀辰 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1105-1109,共5页
在研究声源定位算法模型的基础上,搭建了声源实时定位系统。采用空间锥形六元阵并结合数字式MEMS声传感器构建定位阵列。以DSP作为系统算法实现平台,完成数据采集模块和数据处理模块设计,分析了IIS音频数据传输的实现,包括数据传输通道... 在研究声源定位算法模型的基础上,搭建了声源实时定位系统。采用空间锥形六元阵并结合数字式MEMS声传感器构建定位阵列。以DSP作为系统算法实现平台,完成数据采集模块和数据处理模块设计,分析了IIS音频数据传输的实现,包括数据传输通道的建立和DMA工作方式。通过测试,验证了系统核心模块的性能达到预期效果,具有较好的实用性。 展开更多
关键词 源定位 MEMS声传感器 DSP 系统设计
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被动声传感器网时延概率定位算法 被引量:7
10
作者 林岳松 杜巍 郭云飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第9期1324-1327,共4页
声传感器测量目标发出的声波信号存在纯方位量测、时延较大的特点,通过对多个声传感器组网,可以实现对目标的定位和时延校准处理。提出了一种被动声传感器网时延概率定位的综合处理算法。首先,对多个传感器量测数据进行动态选择,选出测... 声传感器测量目标发出的声波信号存在纯方位量测、时延较大的特点,通过对多个声传感器组网,可以实现对目标的定位和时延校准处理。提出了一种被动声传感器网时延概率定位的综合处理算法。首先,对多个传感器量测数据进行动态选择,选出测向线交角更接近90°的两个传感器量测数据进行交叉定位,获得目标初始位置;其次,进行时延校准处理,并重新确定测向线交角更接近90°的两个传感器量测数据进行交叉定位,获得新的目标初始位置估计;最后,利用概率定位对新的初始位置进行概率修正,进而获得目标较为准确的位置估计,形成航迹。仿真结果表明,此算法具有计算量小,实时性强,定位精度高的特点。 展开更多
关键词 声传感器 被动跟踪 概率定位 时延校准处理
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驻极体声传感器信号采集系统研究 被引量:6
11
作者 曹一江 孙志斌 +1 位作者 刘晓为 尹亮 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2006年第10期19-21,共3页
介绍了驻极体式声传感器的基本性质和工作原理,采用目前国际上流行的超低功耗MSP430F149单片机作为微控制器,设计了一种超低功耗、便携式的驻极体式声传感器信号采集电路系统,对采集的声音信号进行了声音复现,并应用通信数据显示软件对... 介绍了驻极体式声传感器的基本性质和工作原理,采用目前国际上流行的超低功耗MSP430F149单片机作为微控制器,设计了一种超低功耗、便携式的驻极体式声传感器信号采集电路系统,对采集的声音信号进行了声音复现,并应用通信数据显示软件对声音复现波形进行了分析,复现的声音具有很好的保真性。该声音采集系统具有很好的可扩展性,对于不同变量,传感器信号的采集与处理具有一定的互换性和通用性。实验结果表明:系统休眠时平均功耗约为3.73 mW;写FLASH操作时功耗为137.25mW,满足了系统的低功耗要求。 展开更多
关键词 驻极体 声传感器 信号采集
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表面波电磁声传感器的研究 被引量:4
12
作者 叶平 陈先中 魏任之 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 1997年第4期10-12,共3页
电磁声传感器能够非接触地在金属材料中产生和探测超声波,由于不需耦合剂,使得它能够用于高温、高速和粗糙表面这些常规检测方法难以胜任的场合。介绍了所研制的表面波电磁声传感器的工作原理和进行驻波试验的部分结果分析。
关键词 检测 电磁声传感器 表面波 传感器
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多声传感器异步融合算法 被引量:5
13
作者 赵怀坤 林岳松 郭云飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第12期2606-2610,共5页
声探测定位技术是利用声传感器接收特定声波信号以确定声源的一种无源定位技术,它具有隐蔽性好、不易受干扰等优点.本文研究了仅能提供方位角信息的异步多声传感器无源探测系统数据融合问题,提出了一种适用于声传感器的在线估计可变周... 声探测定位技术是利用声传感器接收特定声波信号以确定声源的一种无源定位技术,它具有隐蔽性好、不易受干扰等优点.本文研究了仅能提供方位角信息的异步多声传感器无源探测系统数据融合问题,提出了一种适用于声传感器的在线估计可变周期融合算法.该算法首先采用伪线性算法,将非线性量测方程线性化;然后通过采用参数在线估计和基于运动模型向前追溯确保时间同步的方法,解决了目标跟踪时信号传输时延和传感器异步的问题.通过MonteCarlo仿真表明,在参数在线估计中,步长选取适当时,该算法可以满足声探测系统的精度要求,并且具有收敛快、精度高、稳定的特点. 展开更多
关键词 声传感器 纯方位 在线估计 伪线性
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MOEMS低频声传感器的设计与实验研究 被引量:3
14
作者 蒋冰莉 杨坤涛 +1 位作者 王江安 宗思光 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1096-1100,共5页
MOEMS声传感器是MEMS技术、微光学技术、声传感技术相结合发展的新一代声音传感技术,具有灵敏度高、抗电磁场和射频干扰等优点。针对水下潜艇对空声预警涉及的高灵敏度、低频响应好、微型化声传感器整列,研究了反射光强度调制型MOEMS低... MOEMS声传感器是MEMS技术、微光学技术、声传感技术相结合发展的新一代声音传感技术,具有灵敏度高、抗电磁场和射频干扰等优点。针对水下潜艇对空声预警涉及的高灵敏度、低频响应好、微型化声传感器整列,研究了反射光强度调制型MOEMS低频声传感阵元。对MOEMS低频声传感器膜片的振动特性进行了有限元分析,得出振动膜片的几何参数,并对反射光强特性进行了仿真和实验。采用设计的MEMS膜片、850 nm波长的LED光源设计并制作了MOEMS低频声传感器样机,通过实验表明,该传感器低频响应好,灵敏度可达200 mV/Pa,达到了设计要求。 展开更多
关键词 光纤声传感器 MOEMS 有限元分析 低频
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基于兰姆波技术的液体密度声传感器 被引量:3
15
作者 施文康 马伟方 侯毅 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第9期1340-1342,共3页
在考虑晶体的压电性和各向异性基础上 ,从声的波动理论出发 ,对叉指换能器在液体 -压电晶片界面上兰姆波的激发理论及其性质进行了研究 .分析了兰姆波对液体密度变化的敏感情况 ,提出了一种基于兰姆波技术的测量液体密度微小变化声传感... 在考虑晶体的压电性和各向异性基础上 ,从声的波动理论出发 ,对叉指换能器在液体 -压电晶片界面上兰姆波的激发理论及其性质进行了研究 .分析了兰姆波对液体密度变化的敏感情况 ,提出了一种基于兰姆波技术的测量液体密度微小变化声传感器 .根据传感器敏感液体的特点 ,对其进行实验分析 ,取得了较好的效果 .实验结果表明 。 展开更多
关键词 兰姆波技术 叉指换能器 激发理论 压电晶片 液体密度声传感器 工作原理
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基于超小GRIN光纤镜头的MEMS光纤声传感器及性能测试方法 被引量:2
16
作者 王驰 陈伟 +2 位作者 孙建美 郑园成 陈斐璐 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1406-1417,共12页
研究一种MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器,以及基于扫频OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography,SS-OCT)解调系统的MEMS光纤声传感器性能测试方法。在进行建模分析的基础上,设计并研究MEMS膜片与超小GRIN... 研究一种MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器,以及基于扫频OCT(Swept Source Optical Coherence Tomography,SS-OCT)解调系统的MEMS光纤声传感器性能测试方法。在进行建模分析的基础上,设计并研究MEMS膜片与超小GRIN光纤镜头相结合的MEMS光纤声传感器的制作工艺,搭建基于SS-OCT的声振测量系统,通过开展单频声信号、混频声信号、频率响应、声压灵敏度和系统稳定性测量实验,进行传感器的性能测试与标定。结果显示,所研究的MEMS光纤声传感器样品的频响范围为50 Hz~4.5 kHz,在频率为300 Hz时传感器声压灵敏度21.63 nm/Pa,信噪比(SNR)为44.1 dB,线性度为98.97%,重复性标准偏差为0.003。结果表明所研究的MEMS光纤声传感器可行,而且利用SS-OCT解调系统可对其传感性能进行有效测量。 展开更多
关键词 超小GRIN光纤镜头 MEMS 光纤声传感器 SS-OCT
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光纤法珀腔声传感器理论与仿真分析研究 被引量:3
17
作者 程进 邹小平 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期1633-1640,共8页
根据干涉原理,对基于低精细度法珀腔的光纤声传感器的敏感机理进行了理论分析,明确了采用单色光源工作时需要满足正交相位点和小信号的条件。采用ANSYS软件,对敏感声波的振膜进行了预应力振动模态和预应力谐响应有限元分析,仿真了在声... 根据干涉原理,对基于低精细度法珀腔的光纤声传感器的敏感机理进行了理论分析,明确了采用单色光源工作时需要满足正交相位点和小信号的条件。采用ANSYS软件,对敏感声波的振膜进行了预应力振动模态和预应力谐响应有限元分析,仿真了在声波作用下振膜的振动特性,以及其频率响应特性。进一步分析了光纤法珀腔声传感器的灵敏度与材料、结构、光学、电学参量的关系,以及它的动态范围。 展开更多
关键词 光纤声传感器 法珀腔 仿真分析 灵敏度 动态范围
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一种用于管道地面标记的阵列式MEMS矢量声传感器仿真研究 被引量:1
18
作者 刘梦然 张国军 +3 位作者 简泽明 刘宏 宋小鹏 张文栋 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期184-189,共6页
针对目前对管道内检测器标记难和测量精度差的现状,提出了一种新型单片集成阵列式矢量声传感器。克服了现有矢量声传感器在油气管道内检测器方位估计中判断信号方位的不足,消除了左右舷模糊的问题。通过用ANSYS软件对阵列式矢量声传感... 针对目前对管道内检测器标记难和测量精度差的现状,提出了一种新型单片集成阵列式矢量声传感器。克服了现有矢量声传感器在油气管道内检测器方位估计中判断信号方位的不足,消除了左右舷模糊的问题。通过用ANSYS软件对阵列式矢量声传感器结构进行仿真,得出该阵列式矢量声传感器的灵敏度为2.05 mV/Pa,一阶模态为438 Hz,固有频率为438 Hz。最后根据分析得出阵列式矢量声传感器在管道内检测器方位估计中的定位角度公式。 展开更多
关键词 内检测器 阵列式矢量声传感器 ANSYS仿真 方位估计
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应用于绝缘子污秽放电监测方法中聚焦声传感器装置的研究 被引量:2
19
作者 邵翠玲 杨振 田双双 《电测与仪表》 北大核心 2015年第18期10-15,共6页
采用基于声发射技术的绝缘子污秽放电在线监测方法来实现对绝缘子污闪的预测是当前国内外输电线路检修技术新的发展方向,文章在绝缘子污秽放电声发射信号的产生及传播特性的基础上,研制出一套运用于此监测方法的聚焦声传感器装置,并经... 采用基于声发射技术的绝缘子污秽放电在线监测方法来实现对绝缘子污闪的预测是当前国内外输电线路检修技术新的发展方向,文章在绝缘子污秽放电声发射信号的产生及传播特性的基础上,研制出一套运用于此监测方法的聚焦声传感器装置,并经过现场安装调试及运行,证明了装置的有效性及实用性。 展开更多
关键词 绝缘子 污秽放电 聚焦声传感器 吸收层
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电容式多晶硅微声传感器的模拟与设计 被引量:1
20
作者 霍明学 刘晓为 +2 位作者 张铁良 兰慕杰 王东旺 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2004年第1期31-34,共4页
设计了一种以多晶硅薄膜作为振动膜片的电容式硅微声传感器。通过有限元法(FEM)对传感器建模,并对其进行静力、模态和谐响应分析。模拟分析结果表明此传感器机械灵敏度可达1.81×10-7m/Pa,其频带宽度接近10kHz。
关键词 多晶硅薄膜 声传感器 有限元
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