基于硅膜的电容式高灵敏度低频传声器研究

在电容式传声器相关理论以及方形膜研究的基础上,采用圆形硅膜作为振动膜,研制了电容式低频传声器,该传声器直接采用音频传声器结构,不同于以往的电容式低频传声器结构.首先进行了等效结构参数的仿真,为实验提供了理论支持;然后,制备了直径为0.08 m,厚度约60μm的圆形硅膜,并以此硅膜为振动膜研发了一种高灵敏度的低频传声器,其中,两极板间的气隙厚度约为100 μm.测试表明,当偏置电压为4.5 V时,该传声器具有较高的灵敏度,100 Hz处的灵敏度约为-27dB,通频带(20～300 Hz)平坦,低频响应部分(0～20 Hz)需要改进方法进一步测试.     

“中国微米纳米”一种低温制备的高灵敏度MEMS电容传声器

MEMS传声器是将声音信号转换成电信号的传感器.目前,MEMS传声器的研究主要涉及 MEMS电容传声器和MEMS压电传声器压阻传感器2种.与其它类型的MEMS传声器相比,MEMS电容传声器具有高灵敏度、高信噪比、频率响应平坦、低温度系数等突出的优点,被广泛使用在便携式设备、多媒体系统、助听器、信息采集等方面.设计和制备了一种高灵敏度的MEMS电容传声器,而且制备器件的工艺温度最高为300 ℃,可以兼容IC工艺.在本文,利用牺牲层的方法实现圆形振动薄膜,避免了方形薄膜存在的应力集中问题,并克服了干法制备圆形薄膜成本高的问题.基于聚酰亚胺材料,优化成膜工艺参数,实现低应力的圆形振动薄膜.通过设计防粘连结构,避免器件释放干燥过程中出现的薄膜粘连问题.根据振动膜应力为5 MPa,半径为2.5 mm,厚度为1 μm,电极半径为380 μm,间隙为1 μm的设计参数进行理论计算,该器件的电容在1 Pa 声压下的变化量为千分之一.与市场流通的MEMS传声器相比,高出约一个数量级,可被用于远场拾音,从信噪比极低的环境中拾取关键的声音信息.     

微传声器的发展􀀂 与光纤传声器

根据目前国际上传声器的生产情况和发展趋势,结合ECM讨论硅基微型传声器的结构特性,并分析国内生产现状以及它们在生产上的优势和欠缺.联系豪恩公司的生产特色和产品结构,介绍其在进行的技术改革和开展的产品,生产技术,市场开拓,发展远景等方向的科学研究而进行的战略性投资的情况.文中具体介绍驻极体话筒,数字话筒,光纤话筒等传声器的原理,结构性能和与高校合作,开发具有竟争力有高技术含量的硅基驻极体话筒、光纤话筒和数字传声器.这也表明豪恩公司在短期内为把自己建设成为电声,光声生产技术基地和开发成为有特色、有竟争力、有高科技含量的传声器生产研究中心而做的努力.     

硅微电容传声器的防粘连结构

粘连是硅微电容传声器释放牺牲层过程中不容忽视的一个严重问题,大大降低了器件的成品率.在背板上制备微突出(bump)结构,可以较彻底阻止粘连现象发生,提高传声器的成品率.以往的防粘连微突出结构大都制备在上背板结构硅微电容传声器的背板上,它制备工艺简单,但是无法得到厚背板,形成“软“背板,影响传声器的性能.本文提出在下背板上制备防粘连微突出结构,因为其可以做的较厚,避免了软背板的缺点,这时利用氮化硅形成微突出,运用该法制备的硅微电容传声器有效的防止粘连现象发生.对该方案还可进行改进,利用重硼掺杂单晶硅形成微突出,该工艺流程重复性好.最终我们研制成具有防粘结构的硅微电容传声器.     

光纤声传感器特性的实验研究

光纤传声器是一种由探头和光纤组合成的Y型声传感器,这种传感器在完成声光转换的同时对声频信号进行了滤波处理,可用在强电磁干扰等一些特殊的环境中.本文对研制的实验型光纤声传感器系统的响应特性进行了测试.当固定光源为50 mA,输入信号200 mV的正弦波,频率为1 kHz时,探测到的信号波形与输入信号波形完全吻合;然后,保持输入信号的电压幅值不变,频率从1 kHz开始分别测量传声器的高频响应和低频响应,发现传声器响应特性比较好,但低频响应特性不如高频响应特性理想,分析原因并给出设计更好的实验型光纤传声器的解决办法.     

列车轴承故障声学信号采集系统设计

目前大部分的声学信号轴承故障诊断系统是基于传声器与轴承位置相对固定的情况设计的,针对该方案每个轴承都要配备一个传声器,不适用于列车轴承故障诊断的缺点,提出了一种能让一个传声器同时应用于多个轴承故障数据采集的设计方案.首先,以TMS320F2812DSP为主控芯片设计了列车车速信息采集计算系统.其次,基于PCI8622型数据采集卡设计了轴承故障声学信号采集系统.最后,基于Visual Studio 6.0设计了人机交互系统.实验结果表明,该文设计的声学信号采集系统能够实现对轴承故障数据的采集及存储,具有可靠性高、人机界面友好等优点.     

激光传声器证明蔬菜也会哭泣

德国科学家发明的一种特殊激光传声器可以听到植物发出的声音,波恩大学科学家发现,当植物被摘断时会哭泣,在患病时会发出呻吟声,而在状态良好时会发出高兴的声音.植物经受的刺激越大,它们发出的声音就越响.不过,植物发出的声波信号人耳听不到,但是借助于激光传声器就可以捕捉到这样的声音.     

线列传声器方向性研究

线列传声器的核心构件是由压电陶瓷圆环作换能元件的一个线列阵,阵元间距小于四分之一波长。建立了传声器方向性函数的表达式,分析了影响方向性图的各个因素,结果表明它具有明显的超指向性和恒定束宽特性。给出了线列传声器几种重要的方向性图及其相应条件。通过对传声器模型所作的试验表明,理论分析与实验数据结果基本上是一致的。本文所提出的技术可使一个传声器能具有不同的方向特性,满足不同使用条件的要求,并且传声器具有结构简单,坚固耐用,性能稳定的优点。     

一种利用反馈去直流的电流模前置放大器

分析了驻极体传声器的电路模型及其传统的前置放大电路。介绍了一种电流模驻极体传声器前置放大器，该放大器放大传声器的电流信号，利用低频负反馈阻止了传声器的直流信号进入放大器。相对于传统前置放大器，电流模前置放大器有更强的抵抗噪声性能。     

电容传声器的稳定性

本文介绍评价传声器稳定性的两种方法,并评价了6591/92型电容传声器的稳定性     

基于M-Z动态干涉仪的全光纤麦克风研究

设计了一种新型的全光纤干涉型型麦克风.通过构造由光纤耦合器和镀铝振膜组成的动态M-Z干涉光路,将外界声压对振膜的作用转化为对光路相位的调制,得到的输出光信号光电转换后可直接提取出原声音信号.整个光路和光纤探头部分无任何电的参与,具有抗电磁干扰、尺寸小、灵敏度高等优点.并通过实验对该光纤麦克风进行了测试,得到了较好的实验结果.     

基于TMS320DM642麦克风阵列声源定位系统

麦克风声源定位是利用麦克风阵列拾取语音信号,并用数字信号处理技术对其进行分析和处理的声源定位技术.在麦克风阵列声源定位中,语音信号端点的拾取是重要的环节.语音端点检测是对接收到的信号利用端点检测算法分析,以确认麦克风阵列中语音信号到达的端点;并利用麦克风阵列中各麦克风接收到的语音信号的端点的先后,计算出麦克风阵列接收的...     

近场声源定位算法研究

麦克风阵列声源定位可为在复杂环境下的说话人的空间位置估计提供有效的解决方案。而传统的应用于雷达,声呐系统领域的阵列信号处理理论已趋于完美,很多应用于阵列信号处理的算法加以修改就可以用来进行麦克风阵列的声源定位。以阵列信号处理中的经典算法MUSIC（Multiple Signal Classification）算法为原型,同时根据语音信号在应用中的特点,介绍了一种基于近场的信号模型,并以此为依据对算法进行改进,使声源定位更加精确。对此算法进行了仿真实验,仿真结果表明,此算法具有良好的定位性能,并随着信号信噪比的上升,性能有所提高。     

声光一体生命搜索与定位探测仪设计与实现

文章论述了该声光一体生命搜索与定位探测仪器设计与实现方法。通过红外摄像前向通道和水平通道采集入视频信号,指向性驻极体麦克风监视受灾环境的声音,送入A/D进行转换,所得数字音频和视频送入DSP进行所需处理,由FIFO缓冲经D/A转换,分别送到小型液晶显示器和耳机进行监视和监听,从而帮助营救人员进行救援工作。该方案具有良好的灵活性、可升级性和高效性的特点。     

A low-power self-biased rail-to-rail preamplifier as a readout circuit for a capacitor-type microphone

This study is dedicated to design a readout circuit to extract the output signal of a capacitive-type MEMS microphone. A low-power preamplifier is forged for a capacitive-type microphone to meet the demands on cell phone applications. The design starts with modeling the electro-mechanical behavior of a biased capacitive-type microphone using combination of AV and DC voltages sources. This aims to enable co-simulation of the microphone and the readout circuit design. The output signal of a capacitance-to-voltage converter is normally small and may cause substantial noise in the output signals. Therefore, a preamplifier is designed and applied to amplify the signal to an acceptable level for the convenience of ensuing signal processing. The designed readout circuit consists of two main sub-circuits, responsible for functions in two different stages. One is a newly-designed self-bias circuit in the structure of a capacitance-to-voltage converter at the first stage, while another is a low-voltage low-power two-stage or rail-to-rail MOS operational amplifier at the second stage. The proposed circuit is implemented by using the technology of TSMC 0.35 µm Mixed-Signal MODE (2P4M, 3.3 V/5 V) POLYCIDE. The supply voltage is fixed at low voltage (3 V), the total power dissipation is merely 200 μW. Experiments are finally conducted to validate the performance of the designed readout circuit from 20 to 20k Hz with appropriate add-on high- and low-pass filters.     

可调频手持发射器的倍频和音量控制电路设计

为了保证多媒体教学正常进行,避免无线话筒在使用时出现同频干扰,提出了手持发射器的可调频设计方案.设计选用IAP15L2K61S2单片机为微控制器,利用单片机内部定时器并结合外部锁相倍频电路,产生几种不同频率的脉冲,作为音频信号的载波;利用音频芯片M62429控制音频信号幅度调节无线话筒音量,实现音频信号的可调频传输和音量调节功能.测试结果表明,该设计方案可产生多种频率稳定的脉冲信号作为音频信号载波,并具有音量控制功能,有一定的工程价值和良好的应用前景.     

Theoretical Analysis of a First-Order Azimuth-Steerable Superdirective Microphone Array

A first-order azimuth-steerable superdirectional microphone response can be constructed by means of a linear combination of three eigenbeams (monopole and two orthogonal dipoles). Via this method, we can construct any first-order directivity pattern (monopole, cardioid, hypercardioid, etc.) that can be electronically steered to a certain angle on the 2-D plane to capture the desired signal. In this paper, the superdirectional responses are generated via a planar microphone array with a square geometry. We analyze the influence of spatial aliasing on the captured desired signal and the directivity index. Furthermore, we investigate the sensitivity for uncorrelated sensor noise and the sensitivity for phase- and magnitude-errors on the individual sensors. Finally, two rules of thumb are derived to choose the size of the microphone array.     

光纤麦克风的理论和实验研究

一种新型的反射式光纤麦克风,它利用反射式光纤传感探头实现声音对光的外调制.本文从理论和实验两方面研究了反射式光纤麦克风的可行性,并对研制的光纤麦克风系统进行了测试.利用成像原理得出了反射式光纤麦克风的光强度调制函数,根据薄膜振动理论得到了弹性膜片的固有频率和基频,Y型光纤耦合器的使用大大简化了传感器探头的结构.通过实验实现了光纤麦克风系统的预期功能.