电容式超声换能器小信号等效电路建模与仿真

为了进一步分析优化电容式超声换能器(CMUT)的性能,建立了CMUT微元和CMUT阵元的等效电路模型,并进行了等效电路仿真。首先推导了CMUT微元小信号等效电路模型,然后在射频电路仿真软件ADS中建立CMUT微元的等效电路进行仿真,分析了施加不同幅值、周期的交流电压对CMUT微元发射特性的影响。分析发现,交流电压幅值越大、持续周期越长,CMUT微元的振动位移和输出声压越大,发射性能越好。此外,结合互辐射阻抗,推导了CMUT阵元等效电路模型,通过ADS仿真分析了不同微元大小、间距、数目CMUT阵元的频率特性。结果表明,微元大小、间距、数目均会对CMUT阵元的频率产生影响,以上分析结果为CMUT的设计和测试提供了理论参考。

新型电容式传感器的设计与优化

首先,基于微电容式超声波换能器(CMUT)建模理论,依据CMUT的电学特性和机械特性,构建了等效电路模型和平行板电容模型;然后,给出了CMUT薄膜的振动位移、固有频率、塌陷电压以及转换系数等关键的特性参量表达式,完善了CMUT理论体系,确定了结构尺寸;最后,针对CMUT设计主要用到的Ansys有限元仿真分析方法存在的操作复杂、运算时间长等问题,提出了一种利用Simulink状态模型对CMUT特性的动态仿真分析的方法。通过对CMUT发射/接收动态系统模型的建立,实现了其性能的仿真与分析,为后续实际应用提供了重要的理论指导,同时该动态系统模型为CMUT设计提供了一种简单、高效的方法,提高了CMUT结构设计与分析的效率。

双稳态超声可视化引导技术助力神经外科精准医疗

神经系统疾病逐渐成为危害人体健康的重要疾病之一。神经组织的高精度实时成像及可视化引导,将为神经系统疾病的早期诊断及术中的精准治疗提供重要的安全保障。本文简介了国内外超声成像技术与电容式超声换能器(c MUT)的研究进展,提出将实时超声成像c MUT阵列器件与神经微电极阵列单片集成的技术方案。采用双稳态超声共振模式,c MUT阵列器件可实现低频与高频共振间的模式切换,进而兼顾超声可视化检测深度和成像分辨率,实现对神经损伤、神经卡压及神经肿瘤等神经系统疾病修复与复位的可视化引导。