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。