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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电容式微机械超声换能器的信号调理电路设计 被引量：4

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作者 赵蕾 张文栋 +2 位作者 何常德 张国军 焦新泉 《电测与仪表》 北大核心 2017年第7期122-128,共7页

针对电容式微机械超声换能器(cMUT)的工作原理和检测要求,分析了换能器微弱回波信号的处理方法,设计了性能良好的信号调理电路,有效的解决了在实际应用中换能器模式转换和微弱信号调理的关键问题和首要难题。通过对电路系统的测试,实验... 针对电容式微机械超声换能器(cMUT)的工作原理和检测要求,分析了换能器微弱回波信号的处理方法,设计了性能良好的信号调理电路,有效的解决了在实际应用中换能器模式转换和微弱信号调理的关键问题和首要难题。通过对电路系统的测试,实验结果表明该电路具有良好的线性和稳定性,且其带宽为1.53×108Hz,灵敏度为0.161 mV/pF,分辨率为1 nA;其不仅实现了换能器收发一体及微弱信号调理的功能,而且还为换能器水下超声成像系统的建立奠定了基础。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 微弱信号 信号调理电路 收发一体

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电容式微机械超声换能器技术概述 被引量：3

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作者 何常德 张国军 +2 位作者 王红亮 薛晨阳 张文栋 《中国医学物理学杂志》 CSCD 2016年第12期1249-1252,共4页

电容式微机械超声换能器(CMUT)已成为一种重要的新型换能器,在医学成像领域的应用潜力得到了广泛关注。对CMUT超声换能器技术进行深入研究,对于提高我国超声医疗设备及其关键核心部件的竞争力有着重要意义。首先介绍了CMUT超声换能器制... 电容式微机械超声换能器(CMUT)已成为一种重要的新型换能器,在医学成像领域的应用潜力得到了广泛关注。对CMUT超声换能器技术进行深入研究,对于提高我国超声医疗设备及其关键核心部件的竞争力有着重要意义。首先介绍了CMUT超声换能器制造工艺技术的发展过程和现状,其次总结了其在各种医学应用中的基本情况,包括器件的结构、尺寸和性能,最后分析了目前CMUT换能器技术存在的问题,并指出了CMUT换能器技术的未来发展趋势。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 微电子机械系统 制造 超声成像

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电容式微机械超声换能器振膜设计与声学辐射研究 被引量：2

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作者 高鹏飞 何常德 +2 位作者 张彦军 张文栋 张国军 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第4期10-13,共4页

电容式微机械超声换能器(CMUT)声学辐射与振膜的振动紧密关联,因此开展振膜振动与声学辐射的定量关系研究是器件设计的重要依据。先运用薄板振动理论分析了圆形振膜振动的谐振频率与振动模态;再运用瑞利-索末菲衍射公式对CMUT的振动模... 电容式微机械超声换能器(CMUT)声学辐射与振膜的振动紧密关联,因此开展振膜振动与声学辐射的定量关系研究是器件设计的重要依据。先运用薄板振动理论分析了圆形振膜振动的谐振频率与振动模态;再运用瑞利-索末菲衍射公式对CMUT的振动模态进行声学辐射建模;最终得到在基频振动时CMUT圆形振膜的材料、半径、厚度与辐射声场、指向性的关系。与经典的活塞近似理论计算声学辐射相比,采用本文提出的振动模态方法提高了计算CMUT声学辐射的准确性。计算结果表明:在基频振动时CMUT辐射指向性更弱,且具有更低的旁瓣。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 薄板振动 声场 指向性

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电容式微机械超声换能器封装设计 被引量：2

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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》 CSCD 北大核心 2017年第4期624-628,共5页

针对电容式微机械超声换能器(CMUT)封装材料阻抗匹配失衡,应力大及声波能量损失大等问题,设计了一种在水下10m透声性能好、弯曲形变小的聚氯乙烯封装结构。依据透声理论和材料属性,计算封装结构参数。利用COMSOL Multiphysics 5.0建立... 针对电容式微机械超声换能器(CMUT)封装材料阻抗匹配失衡,应力大及声波能量损失大等问题,设计了一种在水下10m透声性能好、弯曲形变小的聚氯乙烯封装结构。依据透声理论和材料属性,计算封装结构参数。利用COMSOL Multiphysics 5.0建立封装结构三维有限元模型,通过模态分析和静态分析分别得到封装结构的固有属性和水下机械性能。封装结构的一阶共振频率为792.47Hz,不会对CMUT 400kHz的工作频段产生干扰。利用压力平衡装置保护水下系统安全性,水下10m最大形变为1.12mm,最大应力为14.4 MPa,未超过聚氯乙烯的弯曲强度。实际测试声压与理论值最大误差为4.8%,物距测量误差为1mm,设计的CMUT封装结构满足设计要求。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) 透声系数 封装结构 有限元分析

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电容式微机械超声换能器的收发一体电路实现 被引量：1

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作者 赵蕾 张文栋 +1 位作者 何常德 张国军 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第2期1-4,22,共5页

电容式微机械超声换能器收发一体电路研究的难点为换能器模式的转换和高频微弱信号的检测。文中利用限幅原理设计了收发隔离电路,实现了换能器发射与接收模式的分离,并设计了基于跨阻放大的检测电路,实现了对高频微弱信号的提取,克服了... 电容式微机械超声换能器收发一体电路研究的难点为换能器模式的转换和高频微弱信号的检测。文中利用限幅原理设计了收发隔离电路,实现了换能器发射与接收模式的分离,并设计了基于跨阻放大的检测电路,实现了对高频微弱信号的提取,克服了以上难点。通过水下测试系统的搭建,对其进行实验验证,结果表明收发一体电路的检测精度可达到25 p F/s,同时该电路还具有良好的线性度和稳定性。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 收发一体电路 隔离电路 检测电路

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电容式微机械超声换能器的设计与仿真 被引量：3

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作者 高铁成 远桂民 王昊 《天津工业大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期84-88,共5页

为满足超声传感器非接触、非浸入、完全无损及易于集成等要求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)的简单质量-弹簧理论计算模型,结合薄板振动理论,设计了传感器特征参数、谐振频率和塌陷电压等参数,并对其进行仿真验证。结果表明:... 为满足超声传感器非接触、非浸入、完全无损及易于集成等要求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)的简单质量-弹簧理论计算模型,结合薄板振动理论,设计了传感器特征参数、谐振频率和塌陷电压等参数,并对其进行仿真验证。结果表明:由该模型得到的理论计算结果和软件仿真结果,经对比其误差在4%之内,能很好满足设计要求,并验证了简单质量-弹簧模型的可行性;在标准大气压和外加塌陷电压作用下,薄板挠度约为空腔高度减去薄板挠度(只在大气作用下的薄板挠度)时的1/3;设计的一阶谐振频率为530 kHz的低频传感器可用于空耦超声检测。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) COMSOL有限元仿真 质量-弹簧模型 空耦传感器

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电容式微机械超声换能器的发射性能研究 被引量：8

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作者 王子渊 何常德 +3 位作者 任勇峰 王红亮 焦新泉 张文栋 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第12期77-80,共4页

电容式微机械超声换能器相较于传统的压电式超声换能器具有宽频带、高密度阵元集成制造、微型化等优势,在医学成像、无损检测,水下成像等应用中具有广泛的应用前景。本文利用硅微加工技术制备了一种微型电容式超声换能器,并对换能器发... 电容式微机械超声换能器相较于传统的压电式超声换能器具有宽频带、高密度阵元集成制造、微型化等优势,在医学成像、无损检测,水下成像等应用中具有广泛的应用前景。本文利用硅微加工技术制备了一种微型电容式超声换能器,并对换能器发射性能进行测试并对结果进行分析。测试结果表明:该换能器具备发射超声波的能力,其发射的超声波在硅油液体中的声压衰减符合指数型衰减规律;中心工作频率约为4 MHz, 3 dB相对带宽约为87.5%;在中心频率工作时,换能器输出的声压幅度与交流驱动电压信号呈良好的线性关系,线性度为2.06%。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 发射性能 微机电系统 发送电压响应级

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电容式微机械超声换能器的水下收发性能 被引量：5

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作者 党荣 卢小星 +6 位作者 何常德 彭波 张国军 王任鑫 杨玉华 崔建功 张文栋 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第6期868-875,共8页

为满足水下超声探测的应用需求,设计了一种采用硅基集成电路制造工艺制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)。首先介绍了CMUT的工作原理及其结构参数,然后完成了CMUT的水密封装,最后对封装后CMUT的电容-电压(C-V)特性、发送电压响应级、... 为满足水下超声探测的应用需求,设计了一种采用硅基集成电路制造工艺制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)。首先介绍了CMUT的工作原理及其结构参数,然后完成了CMUT的水密封装,最后对封装后CMUT的电容-电压(C-V)特性、发送电压响应级、接收灵敏度与回波信号进行测试。测试结果表明,封装后的CMUT具有良好的C-V特性,电容变化量最大可达313.7 pF,其发送电压响应级最大值为163.83 dB@2 MHz,接收灵敏度最大值为-228.27 dB@1 MHz,因此其在水下环境具备良好的发射超声波与接收超声波的能力。该研究结果为高密度CMUT阵列的设计和封装及水下超声探测提供了理论和应用依据。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) 水下超声探测 水密封装 发送电压响应级 接收灵敏度

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面向水下应用的电容式微机械超声换能器 被引量：4

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作者 何常德 张盛东 +2 位作者 张斌珍 张文栋 薛晨阳 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第3期405-411,共7页

电容式微机械超声换能器具有宽频带和易于制造二维阵列等优势,已经成为一种重要的新型超声换能器。该文针对图像声呐系统对新型超声换能器的迫切需求,提出了一种电容式微机械超声换能器结构和参数,并利用硅微加工技术制备出了该换能器,... 电容式微机械超声换能器具有宽频带和易于制造二维阵列等优势,已经成为一种重要的新型超声换能器。该文针对图像声呐系统对新型超声换能器的迫切需求,提出了一种电容式微机械超声换能器结构和参数,并利用硅微加工技术制备出了该换能器,最后对其主要性能参数进行了测试和分析。测试结果表明该换能器具有发射和接收超声波的功能,中心工作频率为1.965 MHz,6 dB相对带宽达到109.4%,在1 MHz、2 MHz和3 MHz频率时的接收灵敏度分别为􀀀218.29 dB、􀀀219.39 dB和􀀀218.11 dB。该文研制的电容式微机械超声换能器显示出了优秀的宽频带特性,且工作频率和接收灵敏度性能均基本满足了高频图像声呐系统的需求。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 二维阵列 三维超声成像 晶圆键合 宽频带

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一种六边形结构的电容式微机械超声换能器性能分析 被引量：3

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作者 孟亚楠 何常德 +3 位作者 党荣 卢小星 张斌珍 张文栋 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第8期787-794,共8页

为满足超声技术领域对宽频带超声换能器的迫切应用需求,研究了一种新型的六边形结构电容式微机械超声换能器(CMUT)。介绍了CMUT的结构参数与工作原理,采用晶圆键合工艺完成了CMUT的制备,对CMUT的电容-电压特性、电导特性、电纳特性、相... 为满足超声技术领域对宽频带超声换能器的迫切应用需求,研究了一种新型的六边形结构电容式微机械超声换能器(CMUT)。介绍了CMUT的结构参数与工作原理,采用晶圆键合工艺完成了CMUT的制备,对CMUT的电容-电压特性、电导特性、电纳特性、相位特性、阻抗特性与接收灵敏度进行了测试。测试结果表明,该六边形CMUT具备发射与接收超声波的能力,谐振频率随直流偏置电压增大而减小,接收灵敏度可达-225.97 dB(频率1 MHz),且在频率1~10 MHz内一致性较高,变化量为-2.84 dB,显示出其宽频带特性。该研究可为后续二维六边形结构CMUT阵列的优化设计和性能分析提供有力依据。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) 电容特性 阻抗特性 接收灵敏度 六边形结构

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面向电容式微机械超声换能器器件的32通道收发电路设计与测试 被引量：1

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作者 陈谋 何常德 +3 位作者 孟亚楠 张斌珍 任勇峰 张文栋 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第3期436-446,共11页

针对以电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列为探头的超声成像系统,设计了一种兼具现场可编程门阵列(FPGA)控制、脉冲驱动以及微弱电流信号检测功能的电路。利用FPGA产生64路控制信号,控制脉冲信号的频率、脉冲个数、占空比等参数;脉冲电路... 针对以电容式微机械超声换能器(CMUT)阵列为探头的超声成像系统,设计了一种兼具现场可编程门阵列(FPGA)控制、脉冲驱动以及微弱电流信号检测功能的电路。利用FPGA产生64路控制信号,控制脉冲信号的频率、脉冲个数、占空比等参数;脉冲电路在FPGA以及直流电压的控制下,产生32路脉冲信号;接收电路通过跨阻放大结构实现32路电流信号检测;32通道收发电路利用脉冲产生芯片内自带的T/R开关进行高压隔离。通过搭建测试平台,对收发电路功能及一致性进行测试,并连接CMUT进行自发自收测试。测试结果表明,32通道收发电路具有良好的一致性,电路可以实现基于CMUT阵列的32通道超声信号的发射,检测回波信号,并对CMUT器件的带宽进行测试。电路具有功能完善,结构稳定的优点,为基于CMUT阵列的超声成像系统的应用提供了硬件支持。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 FPGA控制 脉冲驱动 电流信号检测 收发

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电容式微机械超声换能器线阵的设计及超声成像 被引量：2

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作者 索文宇 任勇峰 +2 位作者 吴敏 吴子君 何常德 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第7期612-620,共9页

随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,电容式微机械超声换能器(CMUT)以其良好的特性在超声成像领域获得越来越多的关注,为了验证不同结构的CMUT线阵对超声成像分辨率的影响,提出一种CMUT成像方法。首先设计了一种CMUT结构,中心频率为3 M... 随着微电子机械系统(MEMS)技术的发展,电容式微机械超声换能器(CMUT)以其良好的特性在超声成像领域获得越来越多的关注,为了验证不同结构的CMUT线阵对超声成像分辨率的影响,提出一种CMUT成像方法。首先设计了一种CMUT结构,中心频率为3 MHz,以全聚焦成像理论为基础,通过MATLAB仿真,构建了CMUT模型和散射点,模拟了CMUT线阵在水下的全聚焦成像,仿真结果表明了128阵元且中心间距为0.5λ的CMUT结构成像效果最好,并搭建CMUT水下测试系统,测试了设计的CMUT的发射性能、接收性能和成像效果,C-V特性曲线显示,直流偏置电压为0 V,CMUT静态电容为732 pF。薄膜振动形态均匀圆润,最大振动位移可达到543.57 pm,最大振动速度可达6.683 mm/s,发射波形和接收波形不失真,实现了二维水下超声成像,证明了水下目标体的存在,完全可以满足成像要求,且仿真结果与理论一致,为后续的CMUT阵列成像系统提供了参考依据。 展开更多

关键词 微电子机械系统(MEMS) 电容式微机械超声换能器(CMUT) 线阵 全聚焦成像 超声成像

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基于MEMS的电容式微机械超声换能器曲面阵列的设计与制备 被引量：1

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作者 秦芸 王智豪 +2 位作者 杨玉华 何常德 王任鑫 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第2期272-279,共8页

基于先进的微电子机械系统(MEMS)关键技术,研制了一种使用倒装焊技术将电容式微机械超声换能器(CMUT)与柔性印刷电路板(PCB)键合在一起的16×16阵元曲面阵列。为了研发高密度和高一致性的CMUT柱面阵列,设计了CMUT曲面阵列的工艺流程... 基于先进的微电子机械系统(MEMS)关键技术,研制了一种使用倒装焊技术将电容式微机械超声换能器(CMUT)与柔性印刷电路板(PCB)键合在一起的16×16阵元曲面阵列。为了研发高密度和高一致性的CMUT柱面阵列,设计了CMUT曲面阵列的工艺流程,并进行了制作,制备的CMUT中心频率为3 MHz。然后,对CMUT阵元进行了测试,测试结果表明,电容变化量基本为40~50 pF,且CMUT阵元的收发性能良好。将制作好的CMUT与柔性PCB进行键合,并对其进行划片,再采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)填充沟槽,最后粘在曲面模具上溅射金属上电极,制得CMUT曲面阵列。该阵列可在特定方向上弯曲,且曲面阵列的CMUT阵元一致性良好。下一步研究将使曲面阵能够以行列寻址的方式进行发射接收,减少阵元电极的接线数目。 展开更多

关键词 微电子机械系统(MEMS) 电容式微机械超声换能器(CMUT) 曲面阵列 倒装焊 柔性材料

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水下应用的电容式微机械超声换能器阵列设计 被引量：1

15

作者 郝聪聪 何常德 +1 位作者 梁伟健 何昱蓉 《应用声学》 CSCD 北大核心 2017年第5期382-388,共7页

为提高用于水下成像的电容式微机械超声换能器的指向性,文中用ANSYS力电耦合分析法设计了工作频率为400 k Hz的收发一体传感器的结构参数并完成了实验验证。同时研究了阵列设计方法,分析了电容式微机械超声换能器阵列各参数对指向性的影... 为提高用于水下成像的电容式微机械超声换能器的指向性,文中用ANSYS力电耦合分析法设计了工作频率为400 k Hz的收发一体传感器的结构参数并完成了实验验证。同时研究了阵列设计方法,分析了电容式微机械超声换能器阵列各参数对指向性的影响,完成了从微小敏感单元到阵列的设计,实现了阵列指向性的优化设计。该阵列为16阵元的线阵,阵元间距为1.925 mm,阵元宽度为1.82 mm。进行了水下指向性测试,实验表明该线阵的-3 dB主瓣宽度为5?,最大旁瓣级为-13.5 dB,对称性好。该设计是实现较远距离的探测,提高成像分辨率的前提。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 阵列设计 ANSYS 指向性

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电容式微机械超声换能器的声学封装方法

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作者 卢小星 何常德 +6 位作者 党荣 崔建功 张国军 王任鑫 杨玉华 贾利成 张文栋 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第12期1989-1995,共7页

针对水下超声检测的迫切应用需求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)水密封装方法,选用聚氨酯(PU)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)完成了CMUT封装。对封装后的CMUT主要性能参数进行测试和对比得出,PU和PDMS封装后的CMUT中心工作频率分别约... 针对水下超声检测的迫切应用需求,提出了一种电容式微机械超声换能器(CMUT)水密封装方法,选用聚氨酯(PU)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)完成了CMUT封装。对封装后的CMUT主要性能参数进行测试和对比得出,PU和PDMS封装后的CMUT中心工作频率分别约为1.75和2.05 MHz,3 dB相对带宽比分别达到了97.14%和92.68%,展示出优异的宽频带特性。PU封装的CMUT最大发射电压响应和接收灵敏度较PDMS封装的CMUT分别高出0.14和1.21 dB,且其输出声压能力在1~20 cm范围内高于PDMS封装的CMUT。该研究结果验证了两种材料封装的CMUT都能够满足水下超声检测应用要求,为CMUT水密封装方法优化提供了理论和实验依据。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器(CMUT) 微电子机械系统(MEMS) 水下超声检测 水密封装 聚氨酯(PU) 聚二甲基硅氧烷(PDMS)

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电容式微机械超声换能器的电流信号检测电路设计

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作者 党荣 何常德 +3 位作者 孟亚楠 卢小星 张国军 张文栋 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第7期96-100,共5页

针对在接收超声波信号时电容式微机械超声换能器(CMUT)输出的微弱电流信号检测需求,设计了一种高频微弱电流信号低噪声放大电路,该电路将CMUT换能器输出电流信号转换并放大为电压信号,并将该放大电路和CMUT换能器集成于同一印刷电路板(P... 针对在接收超声波信号时电容式微机械超声换能器(CMUT)输出的微弱电流信号检测需求,设计了一种高频微弱电流信号低噪声放大电路,该电路将CMUT换能器输出电流信号转换并放大为电压信号,并将该放大电路和CMUT换能器集成于同一印刷电路板(PCB)基板上,减小了检测电路连接线对CMUT换能器输出性能的影响,提高了整体性能。首先对该低噪放大电路结构进行了交流小信号仿真,并进行了实验验证,然后对CMUT换能器的信噪比、线性度与带宽进行了测试。测试结果表明:集成后的CMUT换能器信噪比为50.62 dB,中心频率工作时的线性度为1.612%,6 dB相对带宽为101.98%。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 低噪放大电路 频谱响应 集成化 信噪比 宽频带

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电容式微机械超声换能器阵列的发射电路设计

18

作者 梁伟健 何常德 +1 位作者 杜以恒 张文栋 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第5期30-33,共4页

针对以电容式微机械超声换能器(CMUT)为探头的超声成像系统,设计了基于FPGA的前端发射电路。由FPGA控制高压脉冲芯片产生8路激励脉冲,并通过高压模拟开关芯片分组激励16阵元换能器;设计收发隔离电路限制高压脉冲进入接收部分。搭建测试... 针对以电容式微机械超声换能器(CMUT)为探头的超声成像系统,设计了基于FPGA的前端发射电路。由FPGA控制高压脉冲芯片产生8路激励脉冲,并通过高压模拟开关芯片分组激励16阵元换能器;设计收发隔离电路限制高压脉冲进入接收部分。搭建测试平台对电路功能进行验证,测试了每一阵元对应的激励脉冲。测试结果表明,实现了脉冲的发射及阵元选通的目的,实现线性扫查;并且收发隔离电路将高压脉冲限制在2.08 V。该电路具有控制方便,灵活性高的优点,为CMUT阵列成像应用提供硬件支持。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 前端发射电路 FPGA 阵元选通 隔离电路

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直流偏置对电容式微机械超声换能器性能影响的研究

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作者 索文宇 张文栋 +3 位作者 任勇峰 吴敏 吴子君 何常德 《机械制造与自动化》 2022年第5期207-210,227,共5页

直流偏置电压是电容式微机械超声换能器的一个重要参数。以实验室设计制造的电容式微机械超声换能器为基础,研究不同的直流偏置电压对电容式微机械超声换能器的振动位移、振动速度、发射灵敏度、发射声压、接收灵敏度和中心频率的影响... 直流偏置电压是电容式微机械超声换能器的一个重要参数。以实验室设计制造的电容式微机械超声换能器为基础,研究不同的直流偏置电压对电容式微机械超声换能器的振动位移、振动速度、发射灵敏度、发射声压、接收灵敏度和中心频率的影响。结果表明:直流偏置电压值对器件收发性能有很大的影响,应根据使用目的不同选择合适的直流偏置电压。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 直流偏置 发射特性 接收特性

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基于电容式微机械超声换能器的脉冲回波接收电路设计

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作者 余远昱 王久江 +3 位作者 张双 刘鑫 徐晶 李尧 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第7期23-27,33,共6页

电容式微机械超声换能器(CMUT)是一种新型超声换能器,具有高带宽、易与前端放大电路集成等优点,CMUT通过输出微弱的变化电流实现超声波回波检测。根据CMUT工作在发射与接收模式的特点,设计了一种具有发射开关保护功能和跨阻放大器的脉... 电容式微机械超声换能器(CMUT)是一种新型超声换能器,具有高带宽、易与前端放大电路集成等优点,CMUT通过输出微弱的变化电流实现超声波回波检测。根据CMUT工作在发射与接收模式的特点,设计了一种具有发射开关保护功能和跨阻放大器的脉冲回波接收电路。波特图测量表明该电路的最大增益为39 dB,-3 dB带宽为24.2 MHz,涵盖了医学与工业超声检测常用的频率范围。分别对5.8 MHz和9.4 MHz的CMUT进行脉冲回波实验测试,测试结果表明:在CMUT发射模式下,该电路能够防止高压发射脉冲损坏后级的跨阻放大器电路;在CMUT接收模式下,该电路能够有效地将微弱电流信号转化为电压信号并进行放大。因此该电路能够用于CMUT的脉冲回波信号处理。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器 微弱电流检测 跨阻放大器 脉冲回波 超声回波接收 高带宽

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