基于微带天线的结构健康监测技术研究进展

1

作者 李祥鹏 董和磊 +3 位作者 朱守中 刘涛 王涵宇 牛艳艳 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第12期1243-1250,1329,共9页

对微带天线测量技术应用在结构健康监测领域中的优势进行了简单阐述,重点针对结构健康监测领域中较为关注的应变、裂纹和温度三种参数,分别介绍了近年来国内外微带天线测量技术的研究进展,对各项研究中传感器的结构设计、工作频率、灵... 对微带天线测量技术应用在结构健康监测领域中的优势进行了简单阐述,重点针对结构健康监测领域中较为关注的应变、裂纹和温度三种参数,分别介绍了近年来国内外微带天线测量技术的研究进展,对各项研究中传感器的结构设计、工作频率、灵敏度、温度范围和裂纹分辨率等关键指标进行了总结。最后,总结了微带天线测量技术的发展历程,基于实际应用中需要考虑的技术问题和应用环境对该项技术未来的发展方向进行了展望,并对国内该领域的研究方向提出了建议。 展开更多

关键词 微带天线 应变测量 金属裂纹检测 温度测量 谐振频率

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硅微型加速度传感器技术 被引量：11

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作者 吴瑞 温廷敦 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2007年第3期8-10,共3页

介绍了硅微加速度计的基本原理以及国内外最新发展的几种硅微加速度计的结构形式,包括压阻式、电容式、隧道式等,分析了这些传感器的基本特点,总结出它们在传感器性能方面存在的一些问题,提出了一些解决关键问题的措施,并对目前两种新... 介绍了硅微加速度计的基本原理以及国内外最新发展的几种硅微加速度计的结构形式,包括压阻式、电容式、隧道式等,分析了这些传感器的基本特点,总结出它们在传感器性能方面存在的一些问题,提出了一些解决关键问题的措施,并对目前两种新的微机理:共振隧穿和介观压阻效应的原理和应用前景进行了论述。 展开更多

关键词 加速度计 压阻 电容 隧道效应 共振隧穿 介观压阻效应

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基于Al_(2)O_(3)陶瓷的Pt/PtRh型厚膜热电偶封装测试

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作者 赵楠 刘涛 +2 位作者 谢浩 董和磊 谭秋林 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第1期128-130,134,共4页

设计了一种基于氧化铝(Al_(2)O_(3))柱体的Pt/PtRh型厚膜热电偶。采用丝网印刷工艺完成传感器功能层的制备,这种方法工艺简单、可操作性强、成本低廉。对所制备的厚膜热电偶进行封装设计并进行测试。实验结果表明:带封装热电偶的迟滞大... 设计了一种基于氧化铝(Al_(2)O_(3))柱体的Pt/PtRh型厚膜热电偶。采用丝网印刷工艺完成传感器功能层的制备,这种方法工艺简单、可操作性强、成本低廉。对所制备的厚膜热电偶进行封装设计并进行测试。实验结果表明:带封装热电偶的迟滞大小为4.10%,小于无封装的7.65%,而且带封装热电偶在高温阶段与标准热电偶极其吻合,其平均塞贝克系数更接近于标准热电偶。实验结果均表明封装设计有利于膜状热电偶测试的准确性,达到了工程化需要。 展开更多

关键词 Pt/PtRh型热电偶 厚膜 丝网印刷 封装

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基于电共轭液的人工肌肉及微手指研究 被引量：3

4

作者 朱平 薛晨阳 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2013年第2期100-105,117,共7页

总结了几种传统人工肌肉的工作原理、特点及其在机器人驱动中的应用现状,分析了面向机器人驱动的传统人工肌肉技术的不足。在描述电共轭液的性能特性基础上,指出基于电共轭液的人工肌肉及微手指不仅在电能到机械能的转化过程中表现出显... 总结了几种传统人工肌肉的工作原理、特点及其在机器人驱动中的应用现状,分析了面向机器人驱动的传统人工肌肉技术的不足。在描述电共轭液的性能特性基础上,指出基于电共轭液的人工肌肉及微手指不仅在电能到机械能的转化过程中表现出显著的能量转换效率和高灵敏度等性能优点,而且与天然肌肉的驱动原理极其相似,在智能化的机器人驱动方面更具发展潜力。在此基础上,回顾了基于电共轭液的人工肌肉和微手指的研究进展,提出材料研究、作用机理和驱动电压低压化是基于电共轭液的仿生器件研究亟需解决的问题,以及未来的发展趋势及应用前景。 展开更多

关键词 机器人技术 仿生 电共轭液 微手指 人工肌肉

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基于介观压阻效应的硅微加速度计研究 被引量：3

5

作者 吴瑞 温廷敦 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1771-1774,共4页

为了突破传统机电转换局限,提高加速度计灵敏度,提出以介观压阻效应为工作原理制作高灵敏度的硅微加速度计,基于这种原理设计并制备了GaAs基加速度计,通过理论分析计算与试验测试,得出该结构在0.1gn输入下的输出,并对介观压阻灵敏度和... 为了突破传统机电转换局限,提高加速度计灵敏度,提出以介观压阻效应为工作原理制作高灵敏度的硅微加速度计,基于这种原理设计并制备了GaAs基加速度计,通过理论分析计算与试验测试,得出该结构在0.1gn输入下的输出,并对介观压阻灵敏度和压阻灵敏度的量级作出了比较,验证了采用介观压阻效应制作高灵敏度传感器的可行性,为此类加速度计的设计提供参考. 展开更多

关键词 加速度计 灵敏度 介观压阻效应 共振隧穿

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基于加速度计的陀螺三轴角速率提取算法研究 被引量：1

6

作者 苏虎平 沈三民 +3 位作者 安震 刘文怡 刘龙飞 任伟 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2011年第7期41-44,共4页

旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺的输出信号是横滚、偏航、俯仰3个角速度耦合在一起的特殊信号,如何解出弹体的3个角速度是研究的重点和难点。为解决这一问题,从旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺结构原理出发,分析了其输出信号。针对信号的特殊性... 旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺的输出信号是横滚、偏航、俯仰3个角速度耦合在一起的特殊信号,如何解出弹体的3个角速度是研究的重点和难点。为解决这一问题,从旋转弹载免驱动三轴MEMS陀螺结构原理出发,分析了其输出信号。针对信号的特殊性,提出通过用重力加速度计的输出信号和陀螺的输出信号进行对比的方法来实现陀螺的三轴角速度的提取,并用M atlab对这种方法进行仿真分析,结果表明:用这种方法能够提取出陀螺的三轴角速度信号。 展开更多

关键词 加速度计 三轴单芯片 微机电系统 陀螺

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介观压阻型硅锗加速度计研究 被引量：3

7

作者 温银萍 温廷敦 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2009年第3期22-25,共4页

提出以介观压阻效应为工作原理制作高灵敏度压阻式硅锗加速度计,采用Si1-xGex/Si结构薄膜作为敏感元件,设计了一个双悬臂梁式的压阻式硅锗加速度计.通过理论分析与仿真计算,得出通过调整对该结构的外加应力可以实现对传感器灵敏度的调节... 提出以介观压阻效应为工作原理制作高灵敏度压阻式硅锗加速度计,采用Si1-xGex/Si结构薄膜作为敏感元件,设计了一个双悬臂梁式的压阻式硅锗加速度计.通过理论分析与仿真计算,得出通过调整对该结构的外加应力可以实现对传感器灵敏度的调节,而且利用介观压阻效应原理可以将压阻式硅微加速度计的灵敏度提高一个数量级的结论.为设计新型压阻式硅微加速度计提供了一种思路. 展开更多

关键词 介观压阻效应 加速度计 灵敏度 双悬臂梁

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Zn_(1-x)Cd_xSe/ZnS量子阱材料的共振遂穿特性研究 被引量：2

8

作者 安盼龙 许丽萍 温银萍 《红外》 CAS 2009年第3期35-38,共4页

本文通过对共振隧穿电流密度随外加偏压及应力而变的依赖关系的理论研究,模拟了Zn_(1-x)Cd_xSe/ZnS共振隧穿电流密度随外加偏压及应力的变化曲线。给出了等效电阻系数随外加偏压及应力而变的依赖关系,得出了介观压阻系数与外应力的变化... 本文通过对共振隧穿电流密度随外加偏压及应力而变的依赖关系的理论研究,模拟了Zn_(1-x)Cd_xSe/ZnS共振隧穿电流密度随外加偏压及应力的变化曲线。给出了等效电阻系数随外加偏压及应力而变的依赖关系,得出了介观压阻系数与外应力的变化符合线性关系的结论。这些结论为将机械信号转换为电学信号的介观效应器件的设计提供了理论指导。 展开更多

关键词 介观压阻系数 应力 共振隧穿电流 偏压

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纳米NiZn铁氧体表面包覆实验

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作者 安盼龙 许丽萍 《武汉工程大学学报》 CAS 2009年第1期54-57,共4页

利用氧化-还原包覆法对Ni0.5Zn0.5Fe2O4进行了表面金属包覆,包覆了韧性和延展性都很好的金属铜壳层.利用振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)和扫描电镜(SEM)对包覆样品进行了分析表征.结果表明铁氧体外层包覆了一... 利用氧化-还原包覆法对Ni0.5Zn0.5Fe2O4进行了表面金属包覆,包覆了韧性和延展性都很好的金属铜壳层.利用振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)和扫描电镜(SEM)对包覆样品进行了分析表征.结果表明铁氧体外层包覆了一定厚度的铜壳,包覆成功. 展开更多

关键词 NI0.5ZN0.5FE2O4 铁氧体 包覆 氧化-还原法 溶胶-凝胶法

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基于镜像异质三周期光子晶体的陀螺仪研究 被引量：2

10

作者 彭鹏 温廷敦 +1 位作者 许丽萍 汤帅 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期53-57,共5页

对镜像异质三周期光子晶体的研究理论表明,在实际应用范围内,透射率与光子晶体所受的轴向应力呈简单的线性关系。微机械陀螺仪在工作时会产生Coriolis力,其与整个系统的输入角速度有正比关系。在陀螺仪检测梁的根部,用镜像异质三周期光... 对镜像异质三周期光子晶体的研究理论表明,在实际应用范围内,透射率与光子晶体所受的轴向应力呈简单的线性关系。微机械陀螺仪在工作时会产生Coriolis力,其与整个系统的输入角速度有正比关系。在陀螺仪检测梁的根部,用镜像异质三周期光子晶体作为敏感元件,只需检测出其透射率,即可知道陀螺仪所受Coriolis力的大小,继而求出系统的角速度。ANSYS软件仿真结果表明,当透射光强改变万分之一时,该结构可以感知6.5 mgn的Coriolis加速度的变化,测量量程可达55 gn。 展开更多

关键词 光子晶体 微机械陀螺 CORIOLIS力 透射率 电磁驱动 弹光系数 介观压光效应

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一种MEMS水听器信号去噪的组合算法研究 被引量：2

11

作者 梁斌 王鹏 白艳萍 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1477-1481,共5页

针对MEMS水听器采集的数据"淹没"在强噪声场中的问题,提出采用LMS自适应噪声对消与Fourier变换滤波相结合的组合算法实现MEMS水听器的信噪分离。在信号频率已知的情况下,设计了一种自适应噪声对消和Fourier变换滤波组合算法... 针对MEMS水听器采集的数据"淹没"在强噪声场中的问题,提出采用LMS自适应噪声对消与Fourier变换滤波相结合的组合算法实现MEMS水听器的信噪分离。在信号频率已知的情况下,设计了一种自适应噪声对消和Fourier变换滤波组合算法的滤波器,对提取后的信号与理想信号做性能对比。仿真实验表明:该组合算法在-15 dB的强噪声场中仍有较高的分辨精度和提取效果,对搜寻类似于"黑匣子"等情况比较适宜,并将设计的滤波器用于中北汾机测试实验的信噪分离中,结果验证了该算法具有良好的高效性和实用性。 展开更多

关键词 MEMS水听器 信噪分离 LMS自适应噪声对消法 快速FOURIER变换

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吸收条件下光子晶体介观压光效应的研究 被引量：1

12

作者 牛永宾 李俊漾 +2 位作者 许丽萍 温廷敦 李红梅 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1908-1912,共5页

在考虑材料吸收的情况下利用传输矩阵的方法研究光子晶体介观压光效应。研究表明:当在光子晶体的轴向方向施加应力产生应变时,光子晶体缺陷模将向左(波长小的方向)移动;缺陷模透射峰的峰值和半高宽不随应变的变化而变化;当消光系数和有... 在考虑材料吸收的情况下利用传输矩阵的方法研究光子晶体介观压光效应。研究表明:当在光子晶体的轴向方向施加应力产生应变时,光子晶体缺陷模将向左(波长小的方向)移动;缺陷模透射峰的峰值和半高宽不随应变的变化而变化;当消光系数和有效弹光系数增大时,介观压光系数的绝对值将会减小,即缺陷模透射率对应力的变化越来越不敏感。这为高灵敏应力传感器的设计提供了理论参考。 展开更多

关键词 光子晶体 缺陷模 吸收 介观压光效应

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介观压阻效应在微型传感器中的应用研究

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作者 王伟 温廷敦 +1 位作者 许丽萍 张庆伟 《太原师范学院学报（自然科学版）》 2008年第2期132-134,155,共4页

对运用共振隧穿双势垒(DBRT)结构中的一种压阻效应原理——介观压阻效应,用GaAs/AlAs/InGaAs DBRT结构薄膜作为敏感元件,设计了一个周边固支平膜片结构的压力传感器.通过分析、模拟、计算和试验测试得到了它的参数,并对介观压阻灵敏度... 对运用共振隧穿双势垒(DBRT)结构中的一种压阻效应原理——介观压阻效应,用GaAs/AlAs/InGaAs DBRT结构薄膜作为敏感元件,设计了一个周边固支平膜片结构的压力传感器.通过分析、模拟、计算和试验测试得到了它的参数,并对介观压阻灵敏度和压阻灵敏度的量级作出了比较,验证了介观压阻效应原理可以提高压力传感器的灵敏度的可行性,为制造出基于介观压阻效应的新型超敏感型传感器提供了一定的理论依据. 展开更多

关键词 传感器 共振隧穿 介观压阻效应 周边固支平膜片结构 灵敏度

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一种用于电磁能量收集的可扩展宽频超表面能量收集器 被引量：1

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作者 尉易庆 张斌珍 段俊萍 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第4期558-565,共8页

设计了一种用于X波段和Ku波段电磁能量收集的可扩展宽频超表面能量收集器,其由周期性结构单元、整流器和负载组成。通过结构单元相互连接构建能量传输通道,实现入射能量的传输和聚集,进而增强了超表面能量收集器捕获能量的能力。通过超... 设计了一种用于X波段和Ku波段电磁能量收集的可扩展宽频超表面能量收集器,其由周期性结构单元、整流器和负载组成。通过结构单元相互连接构建能量传输通道,实现入射能量的传输和聚集,进而增强了超表面能量收集器捕获能量的能力。通过超表面阵列和整流器的共面集成设计,减少了能量传输中的功率损耗,并简化了结构。仿真结果表明,该超表面能量收集器在6.5~19 GHz频带下具有良好的吸收,在12.75 GHz谐振频率下具有98%的半功率带宽。对制备的10×9的超表面有限阵列进行测试,结果表明,在可用输入功率为16 dBm时,超表面能量收集器的射频-直流转换效率最高可达56.2%。设计的超表面能量收集器具有宽带吸收、阵列数量可扩展的特点,能够在不同环境下高效地收集电磁能量。 展开更多

关键词 超表面能量收集器 环境能量收集(AEH) 整流器 宽频 倍压整流器

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基于镜像异质三周期光子晶体介观压光效应的加速度传感器 被引量：3

15

作者 冯瑞婷 李俊漾 +2 位作者 温廷敦 许丽萍 李乾利 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1073-1077,共5页

利用镜像异质三周期光子晶体的介观压光效应,用其来代替传统压阻式加速度传感器中的压敏电阻膜,设计出一种新型的高灵敏度加速度传感器。该加速度传感器采用四端固定梁结构,有效地消除了偏轴效应,具有很好的稳定性,在室温下其可测量的... 利用镜像异质三周期光子晶体的介观压光效应,用其来代替传统压阻式加速度传感器中的压敏电阻膜,设计出一种新型的高灵敏度加速度传感器。该加速度传感器采用四端固定梁结构,有效地消除了偏轴效应,具有很好的稳定性,在室温下其可测量的加速度范围为0~137 g n。利用ANSYS软件对所设计的光子晶体加速度传感器进行静态分析和模态分析。可以看出在悬臂梁根部具有最大的应变值,而且第一模态频率与其他模态频率相差较大,可以有效降低交叉耦合。将光子晶体置于悬臂梁根部具有最大的感应灵敏度。这种加速度计具有很大的优势运用到以后的航天,军事等领域。 展开更多

关键词 光子晶体 介观压光 加速度传感器 有限元模拟

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含复合缺陷层的光子晶体的光学特性 被引量：1

16

作者 陈磊 温廷敦 +1 位作者 许丽萍 王志斌 《发光学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期1672-1676,共5页

运用传输矩阵法研究了在一维光子晶体中插入缺陷层的透光特性。在无缺陷层的一维光子晶体中能产生467～510 nm、1 279～1 715 nm两处明显的光子带隙。重点研究了插入缺陷层后,在1 279～1 715 nm的光子带隙中缺陷层厚度和入射角度大小分... 运用传输矩阵法研究了在一维光子晶体中插入缺陷层的透光特性。在无缺陷层的一维光子晶体中能产生467～510 nm、1 279～1 715 nm两处明显的光子带隙。重点研究了插入缺陷层后,在1 279～1 715 nm的光子带隙中缺陷层厚度和入射角度大小分别与透射光谱变化的关系。研究发现:缺陷模的位置对入射角变化很敏感;出现缺陷模的数量和插入缺陷层的数量相同;一维光子晶体厚度的增大不会改变缺陷模的数量和位置,只改变透射峰的宽度和透射率。 展开更多

关键词 光子晶体 光子带隙 一维光子晶体缺陷模 滤波器

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介观压光型加速度传感器 被引量：1

17

作者 李红梅 许丽萍 温廷敦 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2013年第11期112-114,117,共4页

对于光子晶体而言,角度、厚度、周期数等对其透射率产生很大的影响,但相对于这些,轴向压力的影响更大。通过对介观压光效应的应用,用光子晶体代替传统的力敏电阻器,设计一种新型的加速度传感器,使其测量精度得到很大的提高,测量量程也... 对于光子晶体而言,角度、厚度、周期数等对其透射率产生很大的影响,但相对于这些,轴向压力的影响更大。通过对介观压光效应的应用,用光子晶体代替传统的力敏电阻器,设计一种新型的加速度传感器,使其测量精度得到很大的提高,测量量程也有很大的改进。所设计的加速度传感器采用四端固支梁结构,有效地消除了偏轴效应,具有很好的稳定性。利用ANSYS软件对所设计的结构进行了应力模拟分析和三阶模态分析。这种加速度传感器具有很大的优势,可以运用到以后的航天、军事、车辆等领域。 展开更多

关键词 光子晶体 介观压光 加速度传感器 ANSYS 三阶模态

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一维铝-环氧树脂声子晶体的介观压声效应

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作者 张驰 肖亚梅 +2 位作者 许丽萍 温廷敦 李海龙 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第2期283-286,共4页

用传递矩阵法研究了由铝和环氧树脂两种材料构成了二组元一维声子晶体在应力作用下的透射谱特性。通过分析透射谱线的变化发现,在压变量的影响下,声波带隙能可控的出现和消失及平移,特别是会随着压变量的变化而出现带隙的反转,由通带变... 用传递矩阵法研究了由铝和环氧树脂两种材料构成了二组元一维声子晶体在应力作用下的透射谱特性。通过分析透射谱线的变化发现,在压变量的影响下,声波带隙能可控的出现和消失及平移,特别是会随着压变量的变化而出现带隙的反转,由通带变为禁带。为与体材料中的声弹性效应区别,参照介观压阻和介观压光效应的提法,称这种效应为介观压声效应。研究了在压变量存在下该结构透射谱线与声子晶体周期数的关系。结果表明,单轴应力对声子晶体带隙有明显的影响。这些特性可为新型声学器件的设计提供理论参考。 展开更多

关键词 介观压声效应 声子晶体 传递矩阵 声波带隙 单轴应力

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基于镜像结构光子晶体的微加速度计设计 被引量：2

19

作者 汤帅 许丽萍 温廷敦 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2014年第2期70-72,共3页

镜像结构光子晶体能够在一定范围的频带内形成单一的透射峰,受其他频率的光子影响小且易于观察。从理论结果可以看出,这种光子晶体透射率与所受的轴向应力在一定范围内呈简单的线性关系。据此,该设计以典型的单悬臂梁结构为基础设计一... 镜像结构光子晶体能够在一定范围的频带内形成单一的透射峰,受其他频率的光子影响小且易于观察。从理论结果可以看出,这种光子晶体透射率与所受的轴向应力在一定范围内呈简单的线性关系。据此,该设计以典型的单悬臂梁结构为基础设计一种新型加速度计。在单悬臂梁根部所受应力最大处,用镜像结构光子晶体替代以往的力敏电阻器,通过测出透射光强算出透射率,进而可算出加速度的值。从模态分析图中可以看到这种加速度计具有更好的稳定性和抗干扰性。 展开更多

关键词 镜像结构光子晶体 微加速度计 介观压光效应 悬臂梁结构 高灵敏度

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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：2

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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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