1. 研究目的与意义
研究的背景：
水声学是声学的一个分支学科。它主要研究声波在水下的产生、传播和接收，用以解决与水下目标探测和信息传输过程有关的声学问题。声波是已知的唯一能够在水中远距离传播的波动，在这方面远比电磁波(如无线电波、光波等)好，水声学随着海洋的开发和利用发展起来，得到了广泛的应用。水听器在船只舰艇上的应用很广泛。而对于海军战舰而言，所有的目标的探测，都需要借助于声呐系统。水听器作为声呐系统的一个重要的组成部分，能够将水下的声音信号转化为电信号，而新型水听器的研究是水声学领域能够提升声呐水平的一个重要课题，水听器技术的进步可以带动声呐水平的进步，因此水听器的研究具有重要意义。在水声领域，通常，将传感器称为换能器，接收换能器主要包括标量传感器和矢量传感器， 也叫标量水听器和矢量水听器。因此，描述声场的声学量声压、质点振速和压缩量都是时间和空间的函数。在理想流体中，没有切应力，所以，声压为标量，质点振速为矢量。声场所含丰富信息既包含在标量参数中也包含在矢量参数中，在声场测量过程中，仅测量声压参数是不够的。同时测量标量信息和矢量信息即声压和质点振速才能获得完整的声场信息，这样，才能有助于信号处理系统获得更有价值的信息，并作出正确的判断。
以微机电系统（mems, micro-electro-mechanical system）为依托，利用仿生学理论和压电原理，开发纤毛式仿生mems传感器的研究目前是世界上一个主要的研究方向。国内关于纤毛式仿生 mems 传感器的研究还比较少,主要研究成果是中北 大学微米纳米研究中心设计并制造的压阻式 mems 仿生结构矢量水听器，而在美国与俄罗斯，相关的研究已经进入工程阶段。
2. 研究内容和预期目标
研究内容：
根据声学理论与压电效应的基本原理，设计一种单梁结构的一维ＭＥＭＳ矢量水听器，同时在保证带宽的条件下，提升水听器的灵敏度。
3. 研究的方法与步骤
1. 查阅相关文献资料，学习mems矢量水听器的基本知识，了解国内外水听器研究的进展。
2. 学习仿真软件的使用，如multisim软件，ansys软件。
3. 设计具有单梁结构的传感器，利用仿真软件进行分析。
4. 参考文献
[1] 杨德森，洪连进．矢量水听器原理及应用引论［Ｍ］．北京：科学出版社，２００９：４０－５０．
[2] 陈尚．硅微仿生矢量水声传感器研究［Ｄ］．太原：中北大学，２００６．
[3] 刘晓为，霍明学，陈伟平，等．多晶硅薄膜压阻系数的理论研究［Ｊ］．半导体学报，２００４，２５（３）：２９２－２９６．
5. 计划与进度安排
1. 2022-2-25～2022-3-15 查阅资料，撰写开题报告和翻译外文资料；
2.2022-3-16～2022-4-16 学习mems矢量水听器基本知识，完成传感器结构设计及仿真；
3.2022-4-17～2022-5-16 设计压敏电阻位置布放及惠斯通电桥连接，分析传感器“8”字型指向性；
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