[發(fā)明專(zhuān)利]基于仿生諧振毛發(fā)傳感器的管道側(cè)線陣列裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910955350.6
• 申請(qǐng)日: 2019-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110850110A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊波;梁卓玥;張婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01P5/14
• 分類(lèi)號(hào): G01P5/14
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專(zhuān)利代理有限公司 32206
• 代理人: 薛雨妍

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于仿生諧振毛發(fā)傳感器的管道側(cè)線陣列裝置，該裝置由四傳感器平行陣列裝置和外圍管道罩兩部分組成，四傳感器平行陣列裝置由四個(gè)仿生諧振毛發(fā)傳感器平行相鄰排布組成，外圍管道罩為頂部有五個(gè)連通孔的矩形管道罩，管道側(cè)線陣列裝置可以將諧振器微弱的頻率變化提取出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)簡(jiǎn)諧氣流的敏感。管道側(cè)線陣列裝置具有強(qiáng)抗干擾能力，高靈敏度和高信噪比等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)和微慣性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于仿生諧振毛發(fā)傳感器的管道側(cè)線陣列裝置。

背景技術(shù)

毛發(fā)傳感器是一種典型多功能，小型化的仿生傳感器，研究靈感來(lái)源于蟋蟀、蜘蛛、螳螂等昆蟲(chóng)的毛發(fā)敏感系統(tǒng)，它們的毛發(fā)傳感系統(tǒng)將機(jī)械結(jié)構(gòu)和神經(jīng)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，可以為昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)提供很高的靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍。仿生毛發(fā)傳感器利用這些生物特性，實(shí)現(xiàn)了流速敏感、慣性敏感、運(yùn)動(dòng)控制、環(huán)境識(shí)別等多種物理信號(hào)的探測(cè)功能。

魚(yú)類(lèi)利用其側(cè)線系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)微小的水流運(yùn)動(dòng)，側(cè)線系統(tǒng)包括表層神經(jīng)和管道神經(jīng)，其響應(yīng)特性不同。表層神經(jīng)主要感受水流速度和方向。管道神經(jīng)可以感受流體加速度和壓力差的變化，進(jìn)而判斷流場(chǎng)中的細(xì)微變化。

近年來(lái)，為更大程度地發(fā)揮仿生毛發(fā)傳感器的特性，國(guó)內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)對(duì)傳感器的陣列排布進(jìn)行了研究。德國(guó)波恩大學(xué)的Adrian Klein等人研究了一種人工側(cè)線系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，通過(guò)布置表面?zhèn)鞲衅骱凸艿纼?nèi)傳感器，表面?zhèn)鞲衅髅舾兄绷髁魉傩盘?hào)，管道內(nèi)傳感器利用管道孔壓力差可以敏感簡(jiǎn)諧氣流。但是，目前大部分研究機(jī)構(gòu)都只側(cè)重于單個(gè)毛發(fā)傳感器的應(yīng)用，且難以實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱簡(jiǎn)諧氣流的測(cè)量，沒(méi)有充分發(fā)揮毛發(fā)傳感器的特性。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明提供了一種基于仿生諧振毛發(fā)傳感器的管道側(cè)線陣列裝置，具有強(qiáng)抗干擾能力，高靈敏度和高信噪比等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提出了基于仿生諧振毛發(fā)傳感器的管道側(cè)線陣列裝置，包括四傳感器平行陣列裝置和外圍管道罩兩部分組成；四傳感器平行陣列裝置由第五、六、七、八仿生諧振毛發(fā)傳感器依次平行相鄰排布組成；

所述第五仿生諧振毛發(fā)傳感器由上層第五毛發(fā)結(jié)構(gòu)和下層第五硅微傳感器結(jié)構(gòu)組成，所述第六仿生諧振毛發(fā)傳感器由上層第六毛發(fā)結(jié)構(gòu)和下層第六硅微傳感器結(jié)構(gòu)組成，所述第七仿生諧振毛發(fā)傳感器由上層第七毛發(fā)結(jié)構(gòu)和下層第七硅微傳感器結(jié)構(gòu)組成，所述第八仿生諧振毛發(fā)傳感器由上層第八毛發(fā)結(jié)構(gòu)和下層第八硅微傳感器結(jié)構(gòu)組成；其中第五仿生諧振毛發(fā)傳感器位于平行陣列裝置的最左側(cè)，第八仿生諧振毛發(fā)傳感器位于平行陣列裝置的最右側(cè)；上層第五、六、七、八毛發(fā)結(jié)構(gòu)均位于平行陣列裝置的上端邊緣，其敏感軸在一條直線上，敏感方向與傳感器陣列的排布方向一致。

進(jìn)一步的，所述外圍管道罩為頂部有五個(gè)連通孔的矩形管道罩，其中第一、二、三、四、五個(gè)連通孔平行相鄰排布，其中心點(diǎn)在一條直線上；連通孔與仿生諧振毛發(fā)傳感器間隔分布，每?jī)蓚€(gè)連通孔之間放置一個(gè)仿生諧振毛發(fā)傳感器；第五仿生諧振毛發(fā)傳感器位于第一連通孔和第二連通孔之間，第六仿生諧振毛發(fā)傳感器位于第二連通孔和第三連通孔，第七仿生諧振毛發(fā)傳感器位于第三連通孔和第四連通孔之間，第八仿生諧振毛發(fā)傳感器位于第四連通孔和第五連通孔之間；所述外圍管道罩將第五、六、七、八仿生諧振毛發(fā)傳感器與外部空氣隔離，形成管道側(cè)線系統(tǒng)。