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公开(公告)号：CN113155276A
公开(公告)日：2021-07-23
申请号：CN202110370417.7
申请日：2021-04-07
Applicant: 北京大学
IPC: G01H17/00
Abstract: 本发明公开了一种二维热式声矢量传感器芯片及其实现方法。本发明在衬底的边缘或中心形成方向正交的流道，在流道上设置的单轴热式声矢量传感器的敏感方向与所在的流道平行，能够集成两个或四个单轴热式声矢量传感器，获得两个完全正交的振速分量，并且保证两个敏感轴的性能与单个热式声矢量传感器一致，从而根据两个全正交的水平振速分量和竖直振速分量得到声波的传输方向；本发明能够保证流道中的声粒子的振动范围内没有衬底的阻挡，消除衬底对流场产生的畸变，使两个敏感轴不发生偏移；本发明能够在一个方向的流道中集成两个单轴声矢量传感器，保证两个敏感轴的声中心在同一点。
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公开(公告)号：CN113432706A
公开(公告)日：2021-09-24
申请号：CN202110626982.5
申请日：2021-06-04
Applicant: 北京大学
IPC: G01H17/00
Abstract: 本发明公开了一种片上集成的声矢量梯度传感器芯片及其实现方法。本发明包括衬底、第一和第二敏感区域、第一和第二一维热线式声矢量传感器和电极，在第一和第二敏感区域分别设置敏感方向位于同一条直线上的第一和第二一维热线式声矢量传感器；本发明仅需要一块传感芯片即能同时测量声粒子振速及其梯度；水声和空气声中均能够使用；尺寸小，在狭窄空间和高频应用中具有明显的优势；能够实现仅一次差分信号处理就得到矢量梯度信号，降低了信号处理电路的复杂度和噪声；能够减小装配误差带来的矢量传感器声中心连线方向与梯度测量方向的偏差。
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公开(公告)号：CN113432706B
公开(公告)日：2022-02-11
申请号：CN202110626982.5
申请日：2021-06-04
Applicant: 北京大学
IPC: G01H17/00
Abstract: 本发明公开了一种片上集成的声矢量梯度传感器芯片及其实现方法。本发明包括衬底、第一和第二敏感区域、第一和第二一维热线式声矢量传感器和电极，在第一和第二敏感区域分别设置敏感方向位于同一条直线上的第一和第二一维热线式声矢量传感器；本发明仅需要一块传感芯片即能同时测量声粒子振速及其梯度；水声和空气声中均能够使用；尺寸小，在狭窄空间和高频应用中具有明显的优势；能够实现仅一次差分信号处理就得到矢量梯度信号，降低了信号处理电路的复杂度和噪声；能够减小装配误差带来的矢量传感器声中心连线方向与梯度测量方向的偏差。
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公开(公告)号：CN114777905A
公开(公告)日：2022-07-22
申请号：CN202210374055.3
申请日：2022-04-11
Applicant: 北京大学
IPC: G01H11/06
Abstract: 本发明公开了一种低噪声热式质点振速传感器及其实现方法。本发明采用在流道上设置偶数个测温电阻，并且在测温电阻内设置奇数个加热电阻，通过选择加热电阻的材料，减小加热电阻的温度电阻系数TCR，同时增加加热电阻的宽度w，减小加热电阻的等效热噪声电阻，从而降低低噪声热式质点振速传感器的热噪声，使加热功率更加稳定，从而获得稳定的温场分布，减少低频段的热噪声扰动；同时，测温电阻使用高温度电阻系数大的材料制作，用来感知声波造成的微小温度扰动，从而提高低噪声热式质点振速传感器的灵敏度；本发明能够消除电阻变化造成的闭环反馈，降低传感器的低频热噪声。
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公开(公告)号：CN113613150B
公开(公告)日：2022-03-25
申请号：CN202110959816.7
申请日：2021-08-20
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种MEMS热式麦克风及其实现方法。本发明在衬底上形成背腔，将敏感梁置于背腔上，并在背腔上设置上盖板形成驻波管；声波从驻波管的管口进入至驻波管内，声压变化引起敏感梁上的温度发生扰动；同时，声波入在驻波管的管底即背腔的表面反射形成驻波，驻波管的管底是硬声场边界，保证声粒子振速为零，敏感梁处的声压为驻波管的管口入射声压的两倍，因此敏感梁的温度只与入射声压成正比，不会受到声粒子振速的影响，消除谐波失真；本发明的麦克风结构与热式声粒子振速传感器类似，制造工艺相同，能够在同一个芯片上完成声压和声粒子振速的测量。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN114777905B
公开(公告)日：2024-05-17
申请号：CN202210374055.3
申请日：2022-04-11
Applicant: 北京大学
IPC: G01H11/06
Abstract: 本发明公开了一种低噪声热式质点振速传感器及其实现方法。本发明采用在流道上设置偶数个测温电阻，并且在测温电阻内设置奇数个加热电阻，通过选择加热电阻的材料，减小加热电阻的温度电阻系数TCR，同时增加加热电阻的宽度w，减小加热电阻的等效热噪声电阻，从而降低低噪声热式质点振速传感器的热噪声，使加热功率更加稳定，从而获得稳定的温场分布，减少低频段的热噪声扰动；同时，测温电阻使用高温度电阻系数大的材料制作，用来感知声波造成的微小温度扰动，从而提高低噪声热式质点振速传感器的灵敏度；本发明能够消除电阻变化造成的闭环反馈，降低传感器的低频热噪声。
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公开(公告)号：CN114674416B
公开(公告)日：2023-03-28
申请号：CN202210248823.0
申请日：2022-03-14
Applicant: 北京大学
IPC: G01H11/06
Abstract: 本发明公开了一种抑制振动干扰的热式声矢量传感器及其实现方法。本发明在加热梁和两根声音敏感梁的外侧又集成两根振动敏感梁，作为振动信号的敏感结构，形成五线式结构；声音敏感梁距离加热梁较近，而且宽度更窄，因此截止频率较高，对高频声音信号的灵敏度更大；相反，振动敏感梁距离加热梁较远，而且宽度更宽，因此截止频率较低，对低频振动信号灵敏度更大；利用不同间距的声音敏感梁和振动敏感梁对声音和振动信号灵敏度不同的特点，将输出信号进行差分运算，完成对干扰的振动信号解耦；本发明抑制了热式声矢量传感器工作环境中可能存在的振动干扰的问题，输出信号已经没有振动信号，振动干扰对热式声矢量传感器的输出灵敏度影响很小。
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公开(公告)号：CN114674416A
公开(公告)日：2022-06-28
申请号：CN202210248823.0
申请日：2022-03-14
Applicant: 北京大学
IPC: G01H11/06
Abstract: 本发明公开了一种抑制振动干扰的热式声矢量传感器及其实现方法。本发明在加热梁和两根声音敏感梁的外侧又集成两根振动敏感梁，作为振动信号的敏感结构，形成五线式结构；声音敏感梁距离加热梁较近，而且宽度更窄，因此截止频率较高，对高频声音信号的灵敏度更大；相反，振动敏感梁距离加热梁较远，而且宽度更宽，因此截止频率较低，对低频振动信号灵敏度更大；利用不同间距的声音敏感梁和振动敏感梁对声音和振动信号灵敏度不同的特点，将输出信号进行差分运算，完成对干扰的振动信号解耦；本发明抑制了热式声矢量传感器工作环境中可能存在的振动干扰的问题，输出信号已经没有振动信号，振动干扰对热式声矢量传感器的输出灵敏度影响很小。
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公开(公告)号：CN113155276B
公开(公告)日：2022-05-20
申请号：CN202110370417.7
申请日：2021-04-07
Applicant: 北京大学
IPC: G01H17/00
Abstract: 本发明公开了一种二维热式声矢量传感器芯片及其实现方法。本发明在衬底的边缘或中心形成方向正交的流道，在流道上设置的单轴热式声矢量传感器的敏感方向与所在的流道平行，能够集成两个或四个单轴热式声矢量传感器，获得两个完全正交的振速分量，并且保证两个敏感轴的性能与单个热式声矢量传感器一致，从而根据两个全正交的水平振速分量和竖直振速分量得到声波的传输方向；本发明能够保证流道中的声粒子的振动范围内没有衬底的阻挡，消除衬底对流场产生的畸变，使两个敏感轴不发生偏移；本发明能够在一个方向的流道中集成两个单轴声矢量传感器，保证两个敏感轴的声中心在同一点。
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公开(公告)号：CN113613150A
公开(公告)日：2021-11-05
申请号：CN202110959816.7
申请日：2021-08-20
Applicant: 北京大学
Abstract: 本发明公开了一种MEMS热式麦克风及其实现方法。本发明在衬底上形成背腔，将敏感梁置于背腔上，并在背腔上设置上盖板形成驻波管；声波从驻波管的管口进入至驻波管内，声压变化引起敏感梁上的温度发生扰动；同时，声波入在驻波管的管底即背腔的表面反射形成驻波，驻波管的管底是硬声场边界，保证声粒子振速为零，敏感梁处的声压为驻波管的管口入射声压的两倍，因此敏感梁的温度只与入射声压成正比，不会受到声粒子振速的影响，消除谐波失真；本发明的麦克风结构与热式声粒子振速传感器类似，制造工艺相同，能够在同一个芯片上完成声压和声粒子振速的测量。
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