北京大學微納電子學系高成臣教授課題組依托MEMS工藝平臺，經過6年的持續研究，在國內首次研制出了高性能的熱式聲粒子振速傳感器，并完成了聲粒子振速傳感器與聲壓傳感器的系統集成，制作出了高性能的MEMS空氣聲矢量傳感器，該傳感器能夠完成聲壓信號的全信息檢測。下圖分別為MEMS聲粒子振速傳感器的敏感芯片及探頭和MEMS聲矢量傳感器樣品。

三軸聲粒子速度傳感器敏感芯片及探頭

MEMS聲矢量傳感器實物圖

聲音由聲壓信號和聲粒子振動速度信號構成，其中聲壓是標量信號，與方向無關，聲粒子振速是矢量信號，包含了聲音傳播的方向信息。聲矢量傳感器是能夠同時把聲音的聲壓及聲質點振速信號轉換為電信號的敏感元件。這種能夠同時實現聲信號的全息檢測技術，將大大促進聲學技術的發展，將推動新的檢測校準方法制定，新的應用產品開發，開辟新的應用領域。

由于聲粒子振速矢量信號量值低，信號微弱，檢測難度大，多年來鮮有突破，尤其是在矢量特性及自噪聲方面存在很大難度，因此以往聲音信號檢測主要以測量聲壓信號為主，檢測元件主要為麥克風，主要基于壓電和電容檢測原理為主。基于MEMS的聲粒子振速信號直接檢測技術是國際上近年來發展的一種新型檢測技術，由荷蘭屯特大學最早提出并實現，取得了許多重要成果，并開展了系統應用。

高成臣教授課題組依托微米/納米加工技術國家級重點實驗室工藝平臺，基于微納加工技術開發了熱式聲粒子振速傳感器，突破了高靈敏敏感結構設計與優化、跨尺度懸梁結構加工、多傳感器集成、微弱信號檢測及敏感特性測試等關鍵技術，構建了聲壓及聲質點振速檢測系統，實現了聲信號的三軸矢量測量。該項技術的突破，將為國內聲學技術的發展提供重要的測試手段。該技術可廣泛應用于聲學特性測量、多聲源定位、發動機故障定位、儀器設備噪聲源定位、復雜系統的聲學健康監測、指向性人機對話等，在民用、工業及國防中有著廣泛的用途。

MEMS空氣聲矢量傳感器是實現聲音信號全特性測量的感知系統，經過高成臣教授課題組的長期努力，其核心技術指標已經達到國外最好水平，矢量特性優于42dB，自噪聲優于30 dB,頻響范圍100Hz~6kHz，。該技術指標已完全滿足實際使用要求，并且傳感器工藝技術已經成熟，可以實現小批量生產。