一种微加工超声传感器的设计

电容式微加工超声传感器(cMUT)是近年来出现的新型器件,具有高灵敏度、频带宽和机电转换效率高等优点,大有取代传统的压电式超声传感器之势.介绍了cMUT的基本结构和工作原理,提出了一种新型传感器结构.针对此结构建立了两个有限元模型,通过对其中的一个三维模型进行模态分析得知,cMUT可工作在一阶频率处,其振动频率为4.582 MHz;利用另一个三维模型进行静态和谐波分析,得出传感器的塌陷电压为213 V,当对cMUT施加45 V直流偏置电压和1.6 V交流电压时,其谐振频率为4.147 MHz,薄膜的最大位移为0.447μm.

硅微加工超声成像传感器的理论模型和优化设计

对硅微加工静电或电容超声成像传感器提出了一个理论模型和数学描述.根据这个模型,可从传感器的几何结构尺寸和所用材料的物理参数预测其固有频率、本征模、共振和反共振频率、膜片机械阻抗这些基本性能参数.同时揭示了这种传感器有两个基本工作模式,分别对应由膜片和气隙构成的质量弹簧振子共振和膜片本身的一阶弯曲振动模式,进而提出通过设计使这两个模式耦合展宽带宽的方法,从而为优化设计提供了理论基础.