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Design of a hexagonal air-coupled capacitive micromachined ultrasonic transducer for air parametric array 被引量:5
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作者 Xiaoli Zhang Hui Zhang Dachao Li 《Nanotechnology and Precision Engineering》 CAS CSCD 2021年第1期26-35,共10页
An air parametric array can generate a highly directional beam of audible sound in air,which has a wide range of applications in targeted audio delivery.Capacitive micromachined ultrasonic transducer(CMUTs)have great ... An air parametric array can generate a highly directional beam of audible sound in air,which has a wide range of applications in targeted audio delivery.Capacitive micromachined ultrasonic transducer(CMUTs)have great potential for air-coupled applications,mainly because of their low acoustic impedance.In this study,an air-coupled CMUT array is designed as an air parametric array.A hexagonal array is proposed to improve the directivity of the sound generated.A finite element model of the CMUT is established in COMSOL software to facilitate the choice of appropriate structural parameters of the CMUT cell.The CMUT array is then fabricated by a wafer bonding process with high consistency.The performances of the CMUT are tested to verify the accuracy of the finite element analysis.By optimizing the component parameters of the bias-T circuit used for driving the CMUT,DC and AC voltages can be effectively applied to the top and bottom electrodes of the CMUT to provide efficient ultrasound transmission.Finally,the prepared hexagonal array is successfully used to conduct preliminary experiments on its application as an air parametric array. 展开更多
关键词 capacitive micromachined ultrasonic transducer Air–coupled Wafer bonding process Bias-T circuit optimization Parametric array
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Modeling the optimal compensation capacitance of a giant magnetostrictive ultrasonic transducer with a loosely-coupled contactless power transfer system
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作者 Tian LAN Ping-fa FENG +2 位作者 Jian-jian WANG Jian-fu ZHANG Hui-lin ZHOU 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第10期757-770,共14页
The giant magnetostrictive rotary ultrasonic processing system(GMUPS)with a loosely-coupled contactless power transfer(LCCPT)has emerged as a high-performance technique for the processing of hard and brittle materials... The giant magnetostrictive rotary ultrasonic processing system(GMUPS)with a loosely-coupled contactless power transfer(LCCPT)has emerged as a high-performance technique for the processing of hard and brittle materials,owing to its high power density.A capacitive compensation is required to achieve the highest energy efficiency of GMUPS to provide sufficient vibration amplitude when it works in the resonance state.In this study,an accurate model of the optimal compensation capacitance is derived from a new electromechanical equivalent circuit model of the GMUPS with LCCPT,which consists of an equivalent mechanical circuit and an electrical circuit.The phase lag angle between the mechanical and electrical circuits is established,taking into account the non-negligible loss in energy conversion of giant magnetostrictive material at ultrasonic frequency.The change of system impedance characteristics and the effectiveness of the system compensation method under load are analyzed.Both idle vibration experiments and machining tests are conducted to verify the developed model.The results show that the GMUPS with optimal compensation capacitance can achieve the maximum idle vibration amplitude and smallest cutting force.In addition,the effects of magnetic conductive material and driving voltages on the phase lag angle are also evaluated. 展开更多
关键词 Rotary ultrasonic machining Giant magnetostrictive transducer(GMT) Loosely-coupled contactless power transfer(LCCPT) Electromechanical equivalent circuit Optimal compensation capacitance
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Theoretical model and optimal design of silicon micromachined ultrasonic imaging transducers
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作者 GE LiFeng 《Science China(Technological Sciences)》 SCIE EI CAS 2007年第5期674-682,共9页
A theoretical model and mathematical description for silicon micromachined elec- trostatic or capacitive ultrasonic imaging transducers have been developed. Ac- cording to the model the basic performance parameters of... A theoretical model and mathematical description for silicon micromachined elec- trostatic or capacitive ultrasonic imaging transducers have been developed. Ac- cording to the model the basic performance parameters of such a transducer, such as natural frequencies, eigenfunctions, resonance and anti-resonance frequencies, and the mechanical impedance of the diaphragm can be predicted from the ge- ometry of the transducer and property parameters of materials used. The paper reveals that this type of transducers has two basic operation modes, correspond- ing to the resonance of a mass-spring oscillator comprised of the diaphragm and the air cushion, and the first-order bending mode of the diaphragm itself respec- tively, and presents an optimal method for extending the bandwidth by making the two modes coupled, and thereby provides a theoretical basis for the optimal de- sign. 展开更多
关键词 micromachined ELECTROSTATIC ultrasonic transducer micromachined capacitive ultrasonic transducer ultrasonic IMAGING transducer model OPTIMAL design
原文传递
Development of an Integrated CMUTs-Based Resonant Biosensor for Label-Free Detection of DNA with Improved Selectivity by Ethylene-Glycol Alkanethiols
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作者 Zhikang Li Yihe Zhao +7 位作者 Gian Luca Barbruni Jie Li Zixuan Li Jiawei Yuan Ping Yang Libo Zhao Zhuangde Jiang Sandro Carrara 《Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第10期231-241,共11页
Gravimetric resonant-inspired biosensors have attracted increasing attention in industrial and point-ofcare applications,enabling label-free detection of biomarkers such as DNA and antibodies.Capacitive micromachined ... Gravimetric resonant-inspired biosensors have attracted increasing attention in industrial and point-ofcare applications,enabling label-free detection of biomarkers such as DNA and antibodies.Capacitive micromachined ultrasonic transducers(CMUTs)are promising tools for developing miniaturized highperformance biosensing complementary metal–oxide–silicon(CMOS)platforms.However,their operability is limited by inefficient functionalization,aggregation,crosstalk in the buffer,and the requirement for an external high-voltage(HV)power supply.In this study,we aimed to propose a CMUTs-based resonant biosensor integrated with a CMOS front–end interface coupled with ethylene–glycol alkanethiols to detect single-stranded DNA oligonucleotides with large specificity.The topography of the functionalized surface was characterized by energy-dispersive X-ray microanalysis.Improved selectivity for onchip hybridization was demonstrated by comparing complementary and non-complementary singlestranded DNA oligonucleotides using fluorescence imaging technology.The sensor array was further characterized using a five-element lumped equivalent model.The 4 mm^(2) application-specific integrated circuit chip was designed and developed through 0.18 lm HV bipolar-CMOS-double diffused metal–oxide–silicon(DMOS)technology(BCD)to generate on-chip 20 V HV boosting and to track feedback frequency under a standard 1.8 V supply,with a total power consumption of 3.8 mW in a continuous mode.The measured results indicated a detection sensitivity of 7.943×10^(-3) lmol·L^(-1)·Hz^(-1) over a concentration range of 1 to 100 lmol·L^(-1).In conclusion,the label-free biosensing of DNA under dry conditions was successfully demonstrated using a microfabricated CMUT array with a 2 MHz frequency on CMOS electronics with an internal HV supplier.Moreover,ethylene–glycol alkanethiols successfully deposited self-assembled monolayers on aluminum electrodes,which has never been attempted thus far on CMUTs,to enhance the selectivity of bio-functionalization.The findings of this study indicate the possibility of full-on-chip DNA biosensing with CMUTs. 展开更多
关键词 capacitive micromachined ultrasonic transducers(CMUTs) DNA detection Self-assembled monolayer(SAM) Ethylene-glycol alkanethiols Application-specific integrated circuit(ASIC)
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基于CMUT环形阵列的反射超声成像方法
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作者 秦祚敏 薛铮 +4 位作者 刘书睿 张国军 杨玉华 张文栋 何常德 《微纳电子技术》 CAS 2024年第1期137-143,共7页
电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、制造成本低、易与电路集成等优点,在医学成像领域具有广阔的应用前景。CMUT高密度阵元、低制造成本的特点使其拥有制备超声环形阵列独特的优势。基于CMUT环形阵列提出了反射式超声成像算法,采... 电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、制造成本低、易与电路集成等优点,在医学成像领域具有广阔的应用前景。CMUT高密度阵元、低制造成本的特点使其拥有制备超声环形阵列独特的优势。基于CMUT环形阵列提出了反射式超声成像算法,采用k-Wave工具箱搭建模型进行仿真实验,验证了算法的可行性。搭建了基于32阵元CMUT环形阵列的超声成像验证平台,通过旋转实现稀疏阵元的反射式超声成像。图像重建结果表明,该反射成像算法可实现目标体重建,目标体直径测试值为6.14 cm,与目标体直径实际值6.00 cm相比,成像误差为2.33%,验证了CMUT环形阵列在超声成像中应用的可行性。该研究为进一步研制基于高密度CMUT换能器的超声成像系统提供了参考。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) 环形阵列 反射 超声成像 医学成像
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一种基于正面对准的CMUT制备工艺
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作者 刘书睿 秦祚敏 +5 位作者 王靖文 曾祥铖 赵晨雅 王智豪 王任鑫 杨玉华 《微纳电子技术》 CAS 2024年第9期168-176,共9页
基于晶圆键合的电容式微机械超声换能器(CMUT)制备工艺凭借其对膜厚控制度高、制备过程简单且良品率高等优势,是当前CMUT的主要制备工艺之一。分析了上电极位置准确性对CMUT发射声压的影响,结合薄膜透光率和光刻机正面对准精度高的特点... 基于晶圆键合的电容式微机械超声换能器(CMUT)制备工艺凭借其对膜厚控制度高、制备过程简单且良品率高等优势,是当前CMUT的主要制备工艺之一。分析了上电极位置准确性对CMUT发射声压的影响,结合薄膜透光率和光刻机正面对准精度高的特点,提出了一种基于正面对准的CMUT制备工艺并完成了CMUT阵列的制备。制备过程中通过两种开窗工艺获得正面对准标记,通过正面对准的方式实现上电极金属图形化,提高了上电极金属制备的可重复性和准确性。挑选制备好的CMUT阵列进行了一致性测试,经测试其接收灵敏度在-207.30~-208.01 dB以内,表明基于此工艺制备的CMUT阵列具有很好的一致性,为后续大规模批量制备用于无损检测和超声医疗成像的CMUT器件奠定了基础。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) 晶圆键合 正面对准 一致性 金属图形化
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基于相控阵与合成孔径聚焦方法的CMUT阵列虚拟声源成像技术
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作者 张甜 宋金沙 +3 位作者 乔冰琴 邵星灵 武洋 王智豪 《微纳电子技术》 CAS 2024年第4期147-155,共9页
对电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列成像中的相控阵(PA)和合成孔径聚焦技术(SAFT)的综合方法进行研究,使用CMUT子阵列形成虚拟声源,并利用虚拟声源的辐射能量进行超声成像。通过对比不同孔径的超声波声束发散程度,得到CMUT阵列最佳子... 对电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列成像中的相控阵(PA)和合成孔径聚焦技术(SAFT)的综合方法进行研究,使用CMUT子阵列形成虚拟声源,并利用虚拟声源的辐射能量进行超声成像。通过对比不同孔径的超声波声束发散程度,得到CMUT阵列最佳子孔径阵元数量为9,CMUT阵列实验通过将子孔径阵元数量从1到15依次增加,观察水中两个不同深度的钉子成像清晰度来验证最佳子孔径阵元数量。与传统全矩阵捕捉(FMC)成像技术相比,多阵元SAFT合成的虚拟声源辐射能力更强,所以有更好的探测深度,同时由于利用子阵列进行超声数据采集,因此减少了CMUT超声成像系统的硬件采集通道数。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列 合成孔径 相控阵(PA) 虚拟声源 超声成像
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硅油介质中矩形电容式微机械超声换能器发射与接收声场特性研究
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作者 高碧珍 张赛 +3 位作者 何常德 王智豪 王子渊 张文栋 《应用声学》 CSCD 北大核心 2024年第1期151-159,共9页
与传统压电式超声换能器相比,基于微机电系统微加工技术制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、灵敏度高、一致性好、易于集成等优势,在医学超声成像中具有广阔的应用前景。该文针对研制的矩形CMUT器件,开展硅油介质中CMUT发... 与传统压电式超声换能器相比,基于微机电系统微加工技术制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、灵敏度高、一致性好、易于集成等优势,在医学超声成像中具有广阔的应用前景。该文针对研制的矩形CMUT器件,开展硅油介质中CMUT发射、接收声场特性的理论分析及实验验证研究。首先,针对CMUT阵元结构特征和工作原理,根据指向性函数理论和Bridge乘积原理,建立了矩形CMUT阵元指向性函数分析模型。此基础上,分析微元数目以及谐振频率对CMUT指向性的影响规律。最后,针对7 mm×7 mm二维矩形CMUT在硅油介质中的发射和接收特性进行了实验验证,测试表明发射指向性曲线与仿真理论曲线基本吻合;此外,CMUT接收与发射指向性的测试表明,收发指向性具有一致性,从而验证了声场的互易性。该文的研究对CMUT器件的封装设计以及基于CMUT阵列的乳腺超声CT成像系统的研制具有重要参考价值。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器 矩形阵元 指向性 声场互易
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基于牺牲层工艺的CMUT阵列设计制造及性能表征
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作者 梁永 孟繁胜 +3 位作者 王任鑫 张国军 贾利成 张文栋 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第3期108-111,共4页
电容式微机械超声换能器(CMUT)具备比压电式超声换能器微型化、高密度阵元集成、高机电耦合系数等优势,在医学成像、流量测量等领域展现出巨大的潜力。本文基于牺牲层释放工艺,设计并成功制造了高密度集成的微型CMUT阵元,在水中对其进... 电容式微机械超声换能器(CMUT)具备比压电式超声换能器微型化、高密度阵元集成、高机电耦合系数等优势,在医学成像、流量测量等领域展现出巨大的潜力。本文基于牺牲层释放工艺,设计并成功制造了高密度集成的微型CMUT阵元,在水中对其进行了性能测试和表征。实验结果显示,该换能器具有优异的发射线性度(非线性度为0.74%),以及良好的发射和接收灵敏度。此外,轴向声压衰减趋势符合负指数衰减规律,并且具备出色的指向性能(-6dB主瓣宽度为26°),同时旁瓣干扰极小。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器 牺牲层释放工艺 线性度 发射灵敏度 指向性
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基于硅晶圆键合工艺的MEMS电容式超声传感器设计 被引量:18
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作者 苗静 何常德 +5 位作者 廉德钦 张慧 于佳琪 宛克敬 薛晨阳 张文栋 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期1653-1658,共6页
针对目前电容超声传感器多采用表面工艺制备,存在振膜应力大、厚度均匀性控制差且表面需要沉积分立电极而造成传感器灵敏度低、归一化位移小、频率易偏差的缺点,提出基于硅晶圆键合工艺的MEMS电容超声传感器。采用应力小、厚度均匀的SO... 针对目前电容超声传感器多采用表面工艺制备,存在振膜应力大、厚度均匀性控制差且表面需要沉积分立电极而造成传感器灵敏度低、归一化位移小、频率易偏差的缺点,提出基于硅晶圆键合工艺的MEMS电容超声传感器。采用应力小、厚度均匀的SOI顶层硅作为敏感单元的一体化全振微传感薄膜,无需沉积分立电极,易于加工且频率偏差小。通过下电极的区域化定义及巧妙互联,避免了非活跃区的寄生电容。通过ANSYS及MATLAB对所设计的5种工作频率在124 kHz~484 kHz之间、满足水下成像需求的传感器结构进行性能分析,表明传感器的电容变化量为650.62 fF/Pa~10.827 fF/Pa,满足现有条件的信号检测,输出电压灵敏度可达1.700 mV/Pa。与同频率指标的传统基于牺牲工艺而制备的金属-氮化膜堆栈结构对比表明,本结构频率可预测性高,偏差仅为0.0535%;振膜变形更均匀,归一化位移提高0.0432%以上;灵敏度平均提高11.9249 dB。 展开更多
关键词 超声传感器 一体化全振薄膜 ANSYS 电容 硅晶圆键合 灵敏度
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MEMS电容式超声传感器设计 被引量:16
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作者 于佳琪 何常德 +4 位作者 张永平 苗静 李玉平 薛晨阳 张文栋 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2013年第5期706-710,共5页
在传统的电容式超声传感器(CMUT)制造过程中,用低压化学气相淀积技术形成的氮化硅薄膜残余应力大且机械性能难以预知。为此,设计了一种基于阳极键合技术的CMUT,传感器薄膜和空腔分别定义在均匀性好、残余应力低的SOI片和玻璃片上。建立... 在传统的电容式超声传感器(CMUT)制造过程中,用低压化学气相淀积技术形成的氮化硅薄膜残余应力大且机械性能难以预知。为此,设计了一种基于阳极键合技术的CMUT,传感器薄膜和空腔分别定义在均匀性好、残余应力低的SOI片和玻璃片上。建立了一个简化的分析模型对该结构进行机械性能分析,采用有限元分析软件ANSYS仿真验证该所建立的分析模型并预估传感器的性能。利用ANSYS静电-结构耦合仿真给出了塌陷电压。介绍了敏感单元的工艺流程。所设计的传感器频率为1.48 MHz,灵敏度为0.24fF/Pa,塌陷电压为70V,量程为48kPa。 展开更多
关键词 电容式超声传感器 微机电系统(MEMS) 阳极键合 ANSYS 工艺流程
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空气耦合式电容微超声换能器的设计与分析 被引量:13
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作者 张慧 赵晓楠 +1 位作者 张雯 曾周末 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2218-2225,共8页
传统的电容式微超声换能器(CMUT)采用密闭腔体,振膜两侧存在压力差不易起振,需要施加较大的偏置电压;同时狭小腔体对振膜振动产生阻碍,降低了机电耦合效率。针对这一问题,设计了带孔的振膜结构,消除了腔体密闭带来的不利影响;研究了振... 传统的电容式微超声换能器(CMUT)采用密闭腔体,振膜两侧存在压力差不易起振,需要施加较大的偏置电压;同时狭小腔体对振膜振动产生阻碍,降低了机电耦合效率。针对这一问题,设计了带孔的振膜结构,消除了腔体密闭带来的不利影响;研究了振膜腐蚀孔的大小、位置对CMUT频率特性的影响;设计了基于表面硅牺牲层工艺的工艺流程,加工了64阵元CMUT阵列;对CMUT阵列中单个阵元进行了阻抗校准,测试了振膜的谐振特性,并进行了阵列中的阵元一致性扫查。实验结果表明:非密闭腔体带孔方膜CMUT满足设计需求,且各阵元之间一致性良好。 展开更多
关键词 电容式微超声换能器 空气耦合式 带孔振膜 频率分析
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电容式微超声传感器的电极参数优化设计 被引量:6
13
作者 张慧 宋光德 +2 位作者 靳世久 官志坚 刘娟 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期935-938,共4页
建立了电容式微超声传感器(cMUT)的有限元模型,通过对模型进行静电-结构耦合仿真分析,研究了金属电极的结构参数包括电极面积、电极厚度、电极材料以及电极相对与薄膜的位置等参数的变化对传感器性能的影响。分析了电极参数与传感器吸... 建立了电容式微超声传感器(cMUT)的有限元模型,通过对模型进行静电-结构耦合仿真分析,研究了金属电极的结构参数包括电极面积、电极厚度、电极材料以及电极相对与薄膜的位置等参数的变化对传感器性能的影响。分析了电极参数与传感器吸合电压,静态电容,机电转换比以及机电耦合系数的关系,最后得到了优化的电极结构参数,即金属电极面积为传感器振动薄膜面积的一半时,传感器具有较低的吸合电压和较大带宽值及机电耦合系数。 展开更多
关键词 电容式微超声传感器(cMUT) 吸合电压 静态电容 机电耦合系数
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一种微加工超声传感器的设计 被引量:5
14
作者 张慧 宋光德 +2 位作者 栗大超 官志坚 靳世久 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期17-20,共4页
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,... 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. 展开更多
关键词 微加工超声传感器 塌陷电压 谐振频率
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电容式微机械超声传感器设计与仿真 被引量:7
15
作者 王朝杰 王红亮 +2 位作者 段培盛 陈一波 胡晓峰 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期284-288,共5页
建立电容式微机械超声传感器(CMUT)微元三维有限元模型,经过分析CMUT微元不同结构对CMUT性能的影响,得到CMUT结构参数。设定工作频率范围1~2 MHz,工作电压Vdc<100V,首先,利用有限元模型进行模态分析研究薄膜参数与一阶频率的关系,以... 建立电容式微机械超声传感器(CMUT)微元三维有限元模型,经过分析CMUT微元不同结构对CMUT性能的影响,得到CMUT结构参数。设定工作频率范围1~2 MHz,工作电压Vdc<100V,首先,利用有限元模型进行模态分析研究薄膜参数与一阶频率的关系,以此确定薄膜参数;然后,在阐述相关理论和静态分析的基础上,仿真、分析空腔对CMUT性能的影响,进而确定空腔高度;最后,通过静电-机械耦合分析和计算机电耦合系数优化电极参数。对所设计的CMUT结构进行仿真验证,工作频率为1.65 MHz,塌陷电压为68 V,满足应用要求。 展开更多
关键词 电容式微机械超声传感器(CMUT) COMSOL MULTIPHYSICS 塌陷电压 机电耦合系数
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电容式微加工超声传感器结构参数对性能的影响分析 被引量:6
16
作者 张慧 宋光德 +1 位作者 官志坚 靳世久 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期951-953,共3页
介绍了电容式微加工超声传感器(cMUT)的工作原理,通过理论计算和有限元仿真分析,讨论了cMUT中薄膜厚度、薄膜半径、薄膜残余应力和空腔厚度的变化对传感器的塌陷电压和谐振频率的影响,为传感器的设计和制作提供了依据。
关键词 电容式微加工超声传感器(cMUT) 塌陷电压 谐振频率
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电容式微加工超声传感器(cMUT)的有限元仿真 被引量:9
17
作者 宋光德 官志坚 栗大超 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第05B期2290-2292,2296,共4页
介绍了电容式微加工超声传感器(cMUT)的基本结构和工作原理.同时使用有限元方法对cMUT的运行情况进行模拟.提出了两个ANSYS模型来阐述cMUT的塌陷电压与谐振频率.一个3D模型用来阐述制造过程中的残余应力对cMUT谐振频率的影响.另外一个3... 介绍了电容式微加工超声传感器(cMUT)的基本结构和工作原理.同时使用有限元方法对cMUT的运行情况进行模拟.提出了两个ANSYS模型来阐述cMUT的塌陷电压与谐振频率.一个3D模型用来阐述制造过程中的残余应力对cMUT谐振频率的影响.另外一个3D模型阐述不同的运行环境对cMUT的谐振频率的影响. 展开更多
关键词 电容式微加工超声传感器 塌陷电压 谐振频率 有限元模型
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基于C-SOI工艺的一维MEMS电容式超声传感器阵列 被引量:7
18
作者 李玉平 何常德 +3 位作者 张娟婷 张慧 宋金龙 薛晨阳 《传感器与微系统》 CSCD 2015年第3期94-96,102,共4页
提出了一种新的基于C-SOI工艺制备的电容式微加工超声传感器(CMUT)的方法。通过对加工过程中一些关键工艺步骤进行测试,发现所加工的微传感器尺寸与设计尺寸基本一致,且刻蚀的空腔高度均匀,键合效果良好,证明了工艺流程的可行性。此外,... 提出了一种新的基于C-SOI工艺制备的电容式微加工超声传感器(CMUT)的方法。通过对加工过程中一些关键工艺步骤进行测试,发现所加工的微传感器尺寸与设计尺寸基本一致,且刻蚀的空腔高度均匀,键合效果良好,证明了工艺流程的可行性。此外,通过对所加工的传感器阵列进行测试发现,各阵元谐振频率和静态电容具有良好的一致性,说明以C-SOI工艺加工的CMUT器件满足设计要求,且适宜加工大阵列,这种加工技术使得加工成像阵列成为可能。 展开更多
关键词 电容式微加工超声传感器 C-SOI工艺 ANSYS 成像阵列 一致性
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电容式微机械超声传感器(CMUT)声场特性分析 被引量:4
19
作者 王朝杰 王红亮 +2 位作者 段培盛 陈一波 胡晓峰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第12期1-4,共4页
为研究CMUT指向性,将CMUT微元看成圆形活塞式换能器,根据指向性函数的理论,计算出CMUT微元的指向性公式,依据Bridge乘积原理,推导出了一种计算CMUT阵元、CMUT一维线阵和CMUT面阵指向性公式,并利用MATLAB软件对CMUT微元、阵元、线阵和面... 为研究CMUT指向性,将CMUT微元看成圆形活塞式换能器,根据指向性函数的理论,计算出CMUT微元的指向性公式,依据Bridge乘积原理,推导出了一种计算CMUT阵元、CMUT一维线阵和CMUT面阵指向性公式,并利用MATLAB软件对CMUT微元、阵元、线阵和面阵指向性进行了仿真分析,得出CMUT类型对指向性、主瓣宽度和旁瓣的影响,证实了多维模型的优势,为CMUT结构优化设计提供了基础。基于CMUT微元声场理论分析基础,根据瑞利-索末菲积分公式推导出CMUT阵元、CMUT阵列的辐射声场分布函数,并仿真验证了其聚焦和指向性性能。 展开更多
关键词 电容式微机械超声传感器(CMUT) 声场 指向性 MATLAB 仿真
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空气耦合电容式微超声换能器线阵设计与测试 被引量:12
20
作者 张慧 郑冠儒 +1 位作者 李志 曾周末 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期803-808,共6页
电容式微超声换能器(CMUT)作为一种新型的MEMS器件,在空气耦合无损检测领域具有较大的研究价值;设计了一种在空气介质中使用的电容式微超声换能器阵列,阵列由8个阵元组成,每个阵元包含16个CMUT敏感单元;介绍了CMUT换能器的原理和设计方... 电容式微超声换能器(CMUT)作为一种新型的MEMS器件,在空气耦合无损检测领域具有较大的研究价值;设计了一种在空气介质中使用的电容式微超声换能器阵列,阵列由8个阵元组成,每个阵元包含16个CMUT敏感单元;介绍了CMUT换能器的原理和设计方法,利用FieldⅡ仿真了不同参数下的阵列指向性;对加工出的CMUT阵列进行了表面形貌测试和声学实验测试。实验结果表明:所加工的CMUT阵列满足设计要求,实验结果同仿真结果一致。 展开更多
关键词 电容式微加工超声换能器 空气耦合 相控阵 声学测试
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