【概述】

本研究中使用功率放大器，搭建無鉛壓電MEMS水聽器試驗平臺。本實驗旨在為高可靠性無鉛壓電MEMS水聽器的工程化應用提供理論與實驗支撐，推動其在海洋環境監測及水下目標識別等領域的實用化進程。
 

實驗名稱：無鉛壓電MEMS水聽器關鍵指標測試實驗

研究方向：無鉛壓電材料、AlScN壓電薄膜、MEMS水聽器、磁控濺射、微納加工、聲阻抗匹配、低噪聲信號放大、水下低頻聲學探測

實驗目的：壓電MEMS水聽器作為新興的小型化、無人化水下探測系統的核心器件，其性能直接決定著水下探測系統的靈敏度和可靠性。然而，傳統鉛基壓電材料因重金屬污染問題限制了其擴大應用，而無鉛壓電材料雖具備環保優勢，但其在復雜水聲環境中的靈敏度、環境適應性及自噪聲抑制能力仍需系統性研究。

測試設備：

1、標準水聽器

2、功率放大器

3、程控電子開關

4、DSOX3014T數字示波器

5、前置放大器

6、程控濾波器

7、不銹鋼校準腔（駐波桶）

8、非標定制高精度回轉臂，以及配套計算機與信號采集外設

圖1試驗平臺示意圖

實驗過程：采用“駐波場測試法（比較校準法）"開展實驗，將自研無鉛壓電MEMS水聽器與標準水聽器同時垂直懸掛于充入海水的不銹鋼校準腔內，為待測水聽器加載±7V直流電壓，通過系統信號源驅動發射換能器在腔內形成平面駐波聲場，固定兩者入水深度，采集并記錄待測水聽器與標準水聽器的開路電壓，代入校準公式計算不同頻率下的聲壓靈敏度，完成全頻段靈敏度測試。
 

實驗結果：自研無鉛壓電MEMS水聽器平均靈敏度達-168dB(re:1V/μPa)，在目標低頻段（10Hz-100Hz）靈敏度高于-167dB(re:1V/μPa)，靈敏度曲線帶內最大波動±5dB、平均波動小于±3dB，不均勻性接近測量水聽器國家實用標準，低頻靈敏度性能優于國內同類無鉛壓電MEMS水聽器。

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

一、大功率高電流驅動能力——有效驅動發射換能器，在全頻段建立穩定平面聲場

二、寬頻帶與平坦響應——精準保障低頻段靈敏度校準的準確性

三、低失真與高輸出穩定性——保障校準數據的可重復性與系統長期運行可靠性

【推薦產品】：ATA-3000系列功率放大器

圖：ATA-3000系列功率放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。