微电容超声传感器的设计与测试

针对现有微电容超声传感器(CMUT)寄生电容大的问题,采用绝缘技术将振动薄膜与上电极金属完全隔离的方法,避免了掺杂效应的发生,从而减小了寄生电容。文中以电容变化率为主线,分别对微传感器和跨阻检测电路的电容变化率进行了计算和仿真,建立了传感器与电路检测的通道,并通过水下测试系统的搭建,对其进行实验验证。测试结果表明,实际输出电压的值为0.8 V,与理论计算值0.61 V相近,从而验证了CMUT的可用性及其测试系统的可行性。

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.

基于形态学串行运算的CMUT水下扇形扫描探测

针对水下扇形扫描范围广、图像数据量有限引起的重建图像远场末端"裂缝"问题,本文在双立方漏点像素插值处理的基础上,提出了一种线性元素开运算和椭圆体元素闭运算的形态学串行算法,用于对重建图像的填充滤波。为了验证优化方法的性能,制定了CMUT阵列水下扫描探测方案,并搭建了相应探测系统,实验验证了该形态学串行运算算法实现了重建图像的填充,提高了信噪比和连续性,为水下探测目标识别提供有力依据。

水下CMUT动态性能仿真与测试的研究

目前CMUT以其频带宽、易集成阵列化、无需匹配层、灵敏度高等优点成为水下超声传感器在研究及应用推广方面的一个新热点。主要开展了对CMUT动态性能的仿真与测试。首先利用SIMULINK对CMUT发射和接收性能进行动态仿真分析,并建立实验平台,以仿真结果作为依据对CMUT动态性能进行了测试,同时实现了CMUT水下初步探测。本研究为CMUT的设计提供了有利的依据。