感知“利”器｜地面目标识别与跟踪应用的微型震动传感器阵列
2017-07-03 22:00:36   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，专利已不仅仅是创新的一种保护手段，它已成为商业战场中的利器。麦姆斯咨询倾情打造MEMS、传感器以及物联网领域的专利运营平台，整合全产业链知识产权资源，积极推动知识产权保护与有效利用。

目前，传统的用于地面目标检测的震动传感器一般采用单传感器的方式，震动传感器的选用通常为动圈式或者MEMS结构的速度型传感器。使用时，将这种单体震动传感器埋设于地下，通过感应地面运动目标激励的地表震动来获取有关目标的信号。通过对目标信号的特征分析，可以进一步确定目标的类型。这种以单传感器为主的探测系统被广泛应用于地震探测、矿产探查以及安防的防入侵系统等。

随着震动传感器的应用推广，各种应用对基于震动传感器的检测设备也提出了新的要求，其中最主要的是要求在设备的小型化的基础上实现多功能化，具备对震动源的定位能力。

对震动源的定位可以采用分布式光纤震动传感器实现对震动目标的定位，其基本原理是利用了震动冲击作用于光纤引起其折射率的变化，进而引起光波相位的变化。通过检测这种变化定位光纤被作用点，从而探测震动目标的位置。但是，这种方式要求光纤必须布设在震动目标存在的位置，属接触型传感器，并且布设方式复杂，维护困难，不具备移动性，仅适用于固定区域的封边检测。

而仅采用单传感器结构，无法满足检测地面目标的距离以及方位等信息的需求，因此，震动源的定位的另一种解决手段是布设多个分离式震动传感器单元构成一个阵列，然后通过多根线缆连接到一个信号处理设备，以达到多通道采集信号从而获得目标的距离、方向信息，如探矿用的多震动阵列；或者采用无线网络的方式将多个分离的单震动传感器联合起来，实现对目标距离及方位的检测，如无线传感器网络。无论是采用有线或无线的方式，这种分立组合的阵列结构通常比较复杂，硬件成本高，体积大，占地范围广，另外各传感器之间的一致性也难以保证，导致信号间差异明显，对信号处理的方法以及硬件要求也提出了较高的要求。

【推荐发明专利】

《一种微型震动传感器阵列及在地面目标跟踪中的应用》

【发明内容】

为了克服现有的单体式震动传感器设备仅能探测地面目标类型而无法同时实现对目标的定位的缺点，本发明的目的在于提供一种微型震动传感器阵列以及在地面目标跟踪中的应用。所提供的微型传感器阵列能同时检测出地面运动目标的类型、距离以及方位等信息。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：采用集成封装的模式，将多个MEMS震动传感器按照中心一个，其余四周等距布设的方式安装在PCB电路板上，PCB电路板的其余空间为相应的处理电路。处理电路部分包括多路模拟信号的放大滤波模块、AD转换模块以及算法处理模块（MCU）。

如图所示，本发明MEMS震动传感器采用集成封装的方式安装在PCB板上。

MEMS震动传感器采用粘接剂固定在PCB板上，粘接剂固化后可以保证传感器与PCB板的良好接触，传感器的信号引脚与电路板上电路芯片之间采用金丝引线连接，因此传感器的输出信号可以直接由信号处理电路采集、放大并分析，以实现对震动源的定位、识别和分类。

微型震动传感器阵列采用基于MEMS工艺制作的震动传感器组成震动阵列，可以象制作集成电路一样批量化生产，性能一致性良好。由于采用MEMS工艺制作的震动传感器器件的体积通常只有几个毫米大小，采用硅材料制作，利用变电容结构或压变电阻等结构感应震动信号，工作电压可低至3-5V，与集成电路有很好的接口兼容性，因此可以方便集成制作片上芯片系统。

【相关专利】

《一种电磁式振动传感器及其制备方法》

《自供电无线振动自主报警系统及其方法》

《一种基于声震复合传感器的运动目标识别方法》

《一种基于微孔径麦克风阵列的运动目标识别方法》

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