宽带低阻抗PZT(3-3)超声换能器的研制

本换能器采用谐振频率为1.02MHz的夹心复合材料压电片.主要研究了前匹配层、匹配电感对换能器带宽及灵敏度的影响.采用单匹配层使换能器比单片时带宽增加2.3倍,灵敏度提高2.1倍;调谐电感的加入使灵敏度又提高39％,但带宽减少40％。利用后背衬、前匹配层制做的换能器带宽为0.7个倍频程,时域脉冲响应为1.5个周期.文中介绍了换能器的结构和制做工艺,给出了理论分析与实验结果的对比.预计这种换能器将广泛应用于医学和超声检测领域中.

基于PZT薄膜的高频压电式微机械超声换能器的仿真与制备

压电式微机械超声换能器(PMUT)是当前生物医学超声成像领域的研究热点.锆钛酸铅(PbZrO_(3)-PbTiO_(3),PZT)压电薄膜是近年来微机械超声换能器使用的核心压电材料.基于PZT压电薄膜,使用有限元软件COMSOL Multiphysics创建了三维有限元仿真模型,并在(0,1)模态下研究了压电薄膜结构的几何参数,其谐振频率达到222.12 MHz,有效机电耦合系数(keff)为5.13%.采用光刻和刻蚀方法制备了PZT压电薄膜的PMUT单元原型器件.该器件的空腔结构完整,谐振频率在(0,1)模态下为25.87 MHz,仿真与测试结果相似,振动模态较纯,振动位移性能较好.研究结果表明:采用PZT压电薄膜的PMUT在高分辨率、高频医学超声成像中具有较好的应用前景.