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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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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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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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一种基于正面对准的CMUT制备工艺
4
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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基于牺牲层工艺的CMUT阵列设计制造及性能表征
5
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16×4阵元CMUT面阵的三维超声反射成像 被引量:1
6
作者 胡淑敏 杨玉华 +4 位作者 裴毓 何常德 张国军 王任鑫 张文栋 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第3期399-405,共7页
为实现非接触式三维超声反射成像,搭建了基于16×4阵元电容式微机械超声换能器(CMUT)面阵的反射成像系统。利用面阵上单个阵元发射、所有阵元接收的方式对硅油中的铝块进行了三维成像测试。采用B模式及二次谐波两种成像算法分别对... 为实现非接触式三维超声反射成像,搭建了基于16×4阵元电容式微机械超声换能器(CMUT)面阵的反射成像系统。利用面阵上单个阵元发射、所有阵元接收的方式对硅油中的铝块进行了三维成像测试。采用B模式及二次谐波两种成像算法分别对来自铝块的反射信号进行处理,获取被测物的三维图像及对应的二维切片。基于16×4阵元CMUT面阵的反射成像系统能够确定铝块的位置,实验B模式图像和二次谐波图像中铝块与换能器的距离重建偏差分别为3.63%及1.47%。该系统可实现对被测物的三维反射成像,且三维反射图像中被测铝块的表面清晰可见,重建偏差小,信噪比高。 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) 超声反射成像 B模式成像 谐波成像
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用于环形阵列的基于晶圆键合制备的CMUT阵列
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作者 刘书睿 王智豪 +5 位作者 李照东 王靖文 赵晨雅 曾祥铖 张国军 王任鑫 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第12期1973-1981,共9页
与传统的表面微加工相比,基于晶圆键合制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有更高的良品率和可靠性。提出了一种基于晶圆键合的CMUT制备方法,设计并制备了可应用于环形阵列的CMUT阵列。利用有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics建立... 与传统的表面微加工相比,基于晶圆键合制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有更高的良品率和可靠性。提出了一种基于晶圆键合的CMUT制备方法,设计并制备了可应用于环形阵列的CMUT阵列。利用有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics建立了CMUT微元模型并进行仿真分析,在此基础上制备CMUT。换能器性能测试结果表明,CMUT中心频率为5.2 MHz,封装后中心频率为3 MHz,-6 dB相对灵敏度分数带宽为150%。此外,通过声学测试对换能器的发射和接收性能进行评估,其发射声压响应为161.37 dB@3 MHz,接收灵敏度为-214.68 dB@3 MHz。最后,利用该CMUT进行目标体检测,验证了该CMUT水下工作的能力,为后续超声层析成像的CMUT高密度环形阵列研究奠定基础。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器(cmut) 有限元分析(FEA) 晶圆键合 高灵敏度 无损检测
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Theoretical model and optimal design of silicon micromachined ultrasonic imaging transducers
8
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
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Simulation Study of CMUT for Pressure Sensing Applications
9
作者 Yan Zhou Jie Liu +1 位作者 Xin Lu Quanfang Chen 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 CAS 2023年第3期22-31,共10页
Capacitive micromechanical ultrasonic transducers(CMUTs)have been widely studied because they can be used as substitutes for piezoelectric ultrasonic transducers in imaging applications.However,it is unclear whether a... Capacitive micromechanical ultrasonic transducers(CMUTs)have been widely studied because they can be used as substitutes for piezoelectric ultrasonic transducers in imaging applications.However,it is unclear whether and how CMUTs can be developed for sensors incorporating other functions.For instance,researchers have proposed the use of CMUTs for pressure sensing,but fundamental and practical application issues remain unsolved.This study explored ways in which a pressure sensor can be properly developed based on a CMUT prototype using a simulation approach.A three-dimensional finite element model of CMUTs was designed using the COMSOL Multiphysics software by combining the working principle of CMUTs with pressure sensing characteristics in which the resonance frequency of the CMUT cell shifts accordingly when it is subjected to an external pressure.Simultaneously,when subjected to pressure,the CMUT membrane deforms,thus the pressure can be reflected by the change in the capacitance. 展开更多
关键词 capacitive micromechanical ultrasonic transducers(cmuts) pressure sensor collapsing voltage resonance frequency capacitANCE finite element multi-physics simulation
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一种凸纹薄膜CMUT阵列的设计与实现
10
作者 余远昱 王久江 +1 位作者 刘鑫 张双 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1863-1870,共8页
为提升电容式微机械超声换能器(CMUT)的输出声压,提出一种新型凸纹薄膜CMUT阵列设计与实现方法。首先结合解析法与有限元分析法设计器件;然后结合牺牲层释放工艺与电镀方法在CMUT电极上制备尺寸为3μm×2μm的镍凸纹圆环;最后对凸... 为提升电容式微机械超声换能器(CMUT)的输出声压,提出一种新型凸纹薄膜CMUT阵列设计与实现方法。首先结合解析法与有限元分析法设计器件;然后结合牺牲层释放工艺与电镀方法在CMUT电极上制备尺寸为3μm×2μm的镍凸纹圆环;最后对凸纹薄膜CMUT阵列进行光学、电学与声学特性测量。声学测量结果表明在塌陷模式下78%的工作点范围内,凸纹薄膜CMUT的输出声压均比常规的平膜CMUT高。当直流偏置电压为160 V时,凸纹薄膜CMUT的输出声压提升21.2%,3-dB相对带宽为54%。本研究成果为新型CMUT的设计与实现提供了有益的指导。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器 凸纹薄膜cmut 输出声压 牺牲层释放工艺 塌陷模式cmut
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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
11
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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基于叠加法消除CMUT测量拖尾的研究 被引量:3
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作者 郑冠儒 张慧 +1 位作者 李志 曾周末 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期219-225,共7页
介绍了一种针对空气耦合电容式微加工超声传感器(CMUT)近场盲区的消除方法。从CMUT传感器本身的工作原理出发,通过计算CMUT传感器的集中等效参数建立了CMUT的弹簧-质量-阻尼等效模型,根据此模型分析了CMUT传感器拖尾信号产生的原因、激... 介绍了一种针对空气耦合电容式微加工超声传感器(CMUT)近场盲区的消除方法。从CMUT传感器本身的工作原理出发,通过计算CMUT传感器的集中等效参数建立了CMUT的弹簧-质量-阻尼等效模型,根据此模型分析了CMUT传感器拖尾信号产生的原因、激励脉冲宽度与拖尾信号的长度和能量的关系等;设计了反相叠加激励信号,证明了叠加法对消除CMUT拖尾信号的有效性;设计了由FPGA、信号驱动电路、信号提取电路、信号采集卡构成的测试系统;实验测试显示,该方法可以有效地改善CMUT传感器的盲区范围。 展开更多
关键词 电容式微加工超声传感器(cmut) 测量拖尾 盲区 弹簧-质量-阻尼模型
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基于形态学串行运算的CMUT水下扇形扫描探测 被引量:4
13
作者 张睿 潘理虎 +1 位作者 陈立潮 张永梅 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期234-240,共7页
针对水下扇形扫描范围广、图像数据量有限引起的重建图像远场末端"裂缝"问题,本文在双立方漏点像素插值处理的基础上,提出了一种线性元素开运算和椭圆体元素闭运算的形态学串行算法,用于对重建图像的填充滤波。为了验证优化... 针对水下扇形扫描范围广、图像数据量有限引起的重建图像远场末端"裂缝"问题,本文在双立方漏点像素插值处理的基础上,提出了一种线性元素开运算和椭圆体元素闭运算的形态学串行算法,用于对重建图像的填充滤波。为了验证优化方法的性能,制定了CMUT阵列水下扫描探测方案,并搭建了相应探测系统,实验验证了该形态学串行运算算法实现了重建图像的填充,提高了信噪比和连续性,为水下探测目标识别提供有力依据。 展开更多
关键词 微电容式超声传感器 扇形扫描 信号处理 形态学 水下探测
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水下CMUT动态性能仿真与测试的研究 被引量:3
14
作者 张睿 解丹 +3 位作者 马健喆 潘理虎 张永梅 陈立潮 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期501-507,共7页
目前CMUT以其频带宽、易集成阵列化、无需匹配层、灵敏度高等优点成为水下超声传感器在研究及应用推广方面的一个新热点。主要开展了对CMUT动态性能的仿真与测试。首先利用SIMULINK对CMUT发射和接收性能进行动态仿真分析,并建立实验平台... 目前CMUT以其频带宽、易集成阵列化、无需匹配层、灵敏度高等优点成为水下超声传感器在研究及应用推广方面的一个新热点。主要开展了对CMUT动态性能的仿真与测试。首先利用SIMULINK对CMUT发射和接收性能进行动态仿真分析,并建立实验平台,以仿真结果作为依据对CMUT动态性能进行了测试,同时实现了CMUT水下初步探测。本研究为CMUT的设计提供了有利的依据。 展开更多
关键词 微电容式超声传感器 动态性能 仿真 测试 探测
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面向CMUT换能器的微弱信号检测电路设计与分析 被引量:3
15
作者 孟亚楠 何常德 +2 位作者 张斌珍 张文栋 吴子君 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第10期71-74,78,共5页
针对电容式微机械超声换能器(CMUT)在声-电转换过程中产生的微弱电信号检测难的问题,提出了两种微弱信号检测电路,基于电荷检测原理的电荷放大电路和基于电流检测原理的跨阻放大电路。首先对两种电路结构的瞬态及交流小信号特性进行仿... 针对电容式微机械超声换能器(CMUT)在声-电转换过程中产生的微弱电信号检测难的问题,提出了两种微弱信号检测电路,基于电荷检测原理的电荷放大电路和基于电流检测原理的跨阻放大电路。首先对两种电路结构的瞬态及交流小信号特性进行仿真分析并进行电路性能测试,然后两种电路分别与CMUT换能器连接,进行超声波信号检测试验。测试结果表明:电荷放大电路具有高增益特性,其放大倍数为1×10^(11)倍,其信噪比为20.57 dB;跨阻放大电路通过反馈电阻将CMUT换能器输出的微弱电流信号转换和放大为电压信号,放大倍数为560倍,信噪比为38.05 dB。跨阻放大电路利用反馈电容引入极点的方式,增加了电路的稳定性。经过理论、仿真以及实际测试对比,跨阻放大电路更加适合CMUT换能器微弱信号的检测与放大。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器 电荷放大电路 跨阻放大电路 交流小信号特性 频谱响应
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CMUT电流信号的转化放大与滤波电路设计 被引量:4
16
作者 陈谋 何常德 +2 位作者 张文栋 王月 索文宇 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2020年第8期48-52,56,共6页
针对电容式微机械超声换能器(CMUT)高灵敏度、宽频带的特点以及微弱电流检测的需求,设计了一种高增益、宽频带的三级放大电路,实现对CMUT器件的微弱电流信号的检测、放大以及滤波功能。通过搭建测试系统平台,实现CMUT对水下超声信号的接... 针对电容式微机械超声换能器(CMUT)高灵敏度、宽频带的特点以及微弱电流检测的需求,设计了一种高增益、宽频带的三级放大电路,实现对CMUT器件的微弱电流信号的检测、放大以及滤波功能。通过搭建测试系统平台,实现CMUT对水下超声信号的接收,对电流信号接收放大与滤波,同时对电路性能进行测试验证。实验结果表明,电路可以对CMUT器件产生的微弱电流信号进行转换放大和滤波,增益可以达到130 dB以上,同时前两级电路结构的带宽也可以达到10 MHz,涵盖了CMUT的工作频带。测试结果表明,第一级与第二级电路结构具有良好的线性度与稳定性,第三级电路结构的测试结果与仿真结果具有一致性,该电路可以对CMUT发出的微弱电流信号进行转化、放大和滤波。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器 微弱电流检测 高增益 宽频带 接收 放大 滤波
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CMUT非线性机理及抑制方法 被引量:1
17
作者 吕云飞 王红亮 王朝杰 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期265-268,275,共5页
在平行板电容模型中,静电力在电容式微机械超声换能器(CMUT)的工作中发挥着不可替代的作用,由于静电力具有非线性,使得CMUT在发射过程中存在非线性特性。为消除、抑制CMUT的非线性,应用的方法有:去除直流偏置电压,此方法虽然可消除CMUT... 在平行板电容模型中,静电力在电容式微机械超声换能器(CMUT)的工作中发挥着不可替代的作用,由于静电力具有非线性,使得CMUT在发射过程中存在非线性特性。为消除、抑制CMUT的非线性,应用的方法有:去除直流偏置电压,此方法虽然可消除CMUT非线性,但会严重影响发射声压、灵敏度和机电耦合系数等性能;根据功率谱抑制效果,改变激励源信号类型抑制非线性,仿真结果显示余弦信号、阶跃脉冲信号和双极性方波信号对CMUT非线性的抑制分别为-6dB、-10dB、-19dB;依据倍角公式,采用线性和非线性补偿方法抑制非线性,仿真结果显示,对CMUT非线性的抑制分别为-87dB、-78dB。经过仿真分析得出,采用线性和非线性补偿法来抑制CMUT非线性,效果明显,优于前两种方法。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器(cmut) 静电力 非线性 二次谐波 激励信号补偿
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面向CMUT阵元的阻抗匹配设计与声场特性测试 被引量:2
18
作者 李一凡 张赛 +3 位作者 何常德 王子渊 高鹏飞 张国军 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2022年第4期89-92,共4页
为解决电容式微机械超声换能器(CMUT)声发射能力弱、输出声压低的问题,根据CMUT工作原理与阻抗匹配理论设计了匹配电路。在此基础上,测试阻抗匹配前后CMUT的轴向声场与辐射声场指向性。测试结果表明:在相同测试距离或偏转角度时,阻抗匹... 为解决电容式微机械超声换能器(CMUT)声发射能力弱、输出声压低的问题,根据CMUT工作原理与阻抗匹配理论设计了匹配电路。在此基础上,测试阻抗匹配前后CMUT的轴向声场与辐射声场指向性。测试结果表明:在相同测试距离或偏转角度时,阻抗匹配后的CMUT输出声压明显提升,且不会影响CMUT的声场特性。通过实验验证与对比分析,该阻抗匹配电路有效改变CMUT的阻抗特性,提升声发射能力,为CMUT的实际应用提供解决方案。 展开更多
关键词 电容式微机械超声换能器 阻抗匹配 SMITH圆图 声场特性
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面向CMUT声发射特性的驱动电路优化设计 被引量:1
19
作者 李一凡 张国军 +3 位作者 何常德 王子渊 高鹏飞 孟亚楠 《应用声学》 CSCD 北大核心 2022年第1期168-172,共5页
根据电容式微机械超声换能器(CMUT)的工作原理,设计了用于驱动CMUT发射超声波的电路。通过适当的串行匹配,消除了脉冲激励信号的过冲现象。在此基础上进一步探究了脉冲激励参数对CMUT声发射特性影响。结果表明,随着激励脉冲个数的增加,C... 根据电容式微机械超声换能器(CMUT)的工作原理,设计了用于驱动CMUT发射超声波的电路。通过适当的串行匹配,消除了脉冲激励信号的过冲现象。在此基础上进一步探究了脉冲激励参数对CMUT声发射特性影响。结果表明,随着激励脉冲个数的增加,CMUT输出超声信号的有效带宽逐渐变窄,二次谐波逐渐增强;随着激励脉冲占空比的增加,CMUT的输出声压先增大后减小,二次谐波先减小后增大。该文研究结果为CMUT的测试与应用奠定了基础。 展开更多
关键词 电容式微机械超声传感器 驱动电路 串行匹配 声发射特性
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Evaluation of an Ultrasound-Guided Focused Ultrasound CMUT Probe for Targeted Therapy Applications
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作者 Dominique Gross Mathieu Legros +1 位作者 Philippe Vince Dominique Certon 《Open Journal of Applied Sciences》 2018年第1期25-45,共21页
Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer (CMUT) technology, which has been widely studied in the field of medical imaging, possesses strong design flexibility due to its manufacturing process. Many applications ... Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer (CMUT) technology, which has been widely studied in the field of medical imaging, possesses strong design flexibility due to its manufacturing process. Many applications could benefit from this unique feature, especially those that require different operating ultrasonic frequencies. This article reports on the characterization of the therapeutic low-frequency field provided by an ultrasound-guided focused ultrasound CMUT probe that is connected to a custom ultrasonic scanner for hyperthermia applications. The study begins by mapping the focused ultrasonic beam in the vicinity of the focal spot and a parametric analysis providing the maximum peak-to-peak (PTP) pressure delivered by the probe under different acoustic conditions. The measured maximum PTP pressure at the targeted operating frequency of 1 MHz is 3 MPa, with a maximum of 3.6 MPa at 1.25 MHz. Based on an in vitro setup found in the literature, the temperature elevation at the focal point was measured, showing results in agreement with the targeted applications (max. ΔT = 7.5°C). The article concludes with a reliability study considering the delivered pressure and the self-heating of the CMUT probe: the results show the good stability of the pressure amplitude over 1.8 × 109 cycles at a duty cycle of 40%, with a moderate internal heating of 3°C. 展开更多
关键词 capacitive micromachined ultrasonic transducers cmut USgFUS TARGETED THERAPY
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