PMUT集成Helmholtz谐振腔对测距性能产生的影响分析

作     者：刘浩杰 塔桂峰 姚术涛 李加东 苗斌 商文玲 冯昌坤 陶金燕 LIU Haojie;TA Guifeng;YAO Shutao;LI Jiadong;MIAO Bin;SHANG Wenling;FENG Changkun;TAO Jinyan

作者机构：长春理工大学机电工程学院吉林长春130012 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所江苏苏州215123 中国科学院多功能材料与轻巧系统重点实验室江苏苏州215123 中国科学技术大学纳米技术与纳米仿生学院安徽合肥230026 上海大学理学院上海200072 

基　　金：苏州市科技计划项目(SSD2023001) 国家自然基金项目(62074159) 国家重点研发计划(2021YFB3201600) 

出 版 物：《压电与声光》 (Piezoelectrics & Acoustooptics)

年 卷 期：2025年第47卷第1期

页      码：113-120,128页

摘      要：压电微机械超声换能器(PMUT)是超声测距领域的重要传感器件,增强PMUT的测距性能对促进工程化应用具有重要意义。基于Helmholtz谐振腔体的吸声和扩声特性,设计了吸收PMUT背部声波的腔体结构及正向扩声的喇叭口结构。实验结果表明,在2 m距离处,集成Helmholtz谐振腔体的PMUT在超声信号幅值上有显著提升,达到321.13 mV,相较于常规贴片薄膜下的腔体结构,信号幅度增加了90.5 mV,增幅为39.2%。此外,配备Helmholtz共振特性喇叭口的PMUT在同一距离上的信号幅值测量结果为540.72 mV,相较于未配置喇叭口的PMUT,信号幅值增加了162.41 mV,增幅达到42.9%。上述结果表明,将PMUT与Helmholtz谐振腔体的声学特性相结合,对于提升PMUT在超声测距领域的应用具有重要意义。

主 题 词：压电微机械超声换能器(PMUT) Helmholtz谐振腔体 有限元仿真 超声测距 

学科分类：080903[080903] 0809[工学-计算机类] 07[理学] 08[工学] 070206[070206] 080501[080501] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0802[工学-机械学] 0702[理学-物理学类] 

D　O　I：10.11977/j.issn.1004-2474.2025.01.019

馆 藏 号：203158282...