摘要：电容式微加工超声传感器(cMUT)是近年来出现的新型器件,具有高灵敏度、频带宽和机电转换效率高等优点,大有取代传统的压电式超声传感器之势.介绍了cMUT的基本结构和工作原理,提出了一种新型传感器结构.针对此结构建立了两个有限元模型,通过对其中的一个三维模型进行模态分析得知,cMUT可工作在一阶频率处,其振动频率为4.582 MHz;利用另一个三维模型进行静态和谐波分析,得出传感器的塌陷电压为213 V,当对cMUT施加45 V直流偏置电压和1.6 V交流电压时,其谐振频率为4.147 MHz,薄膜的最大位移为0.447μm.

摘要：介绍了电容式微加工超声传感器(cMUT)的工作原理,通过理论计算和有限元仿真分析,讨论了cMUT中薄膜厚度、薄膜半径、薄膜残余应力和空腔厚度的变化对传感器的塌陷电压和谐振频率的影响,为传感器的设计和制作提供了依据。

摘要：电容式微机械超声阵列(CMUT)是微机电系统(MEMS)气体传感器的常用结构之一。为了在尽可能降低功耗的前提下,提高气体传感器的灵敏度,对电容式微机械超声阵列尺寸进行优化。首先基于一阶集总电机械振动模型进行理论分析,发现其灵敏度与塌陷电压成正相关,并主要受振膜厚度、电极间距和电极半径影响,以此为依据设计符合要求的参数。然后使用COMSOL多物理场仿真软件,综合结构特点、空气阻尼、外接电路、弹性软化等因素的影响,提出一种更接近实际的有限元模型。将理论分析结果代入,对尺寸参数进行进一步优化,得到塌陷电压11.3V,灵敏度-3.253×1017 Hz/kg,共振频率4.858MHz,品质因数121.45的电容式微机械超声阵列。

摘要：建立电容式微机械超声传感器(CMUT)微元三维有限元模型,经过分析CMUT微元不同结构对CMUT性能的影响,得到CMUT结构参数。设定工作频率范围1~2 MHz,工作电压Vdc<100V,首先,利用有限元模型进行模态分析研究薄膜参数与一阶频率的关系,以此确定薄膜参数;然后,在阐述相关理论和静态分析的基础上,仿真、分析空腔对CMUT性能的影响,进而确定空腔高度;最后,通过静电-机械耦合分析和计算机电耦合系数优化电极参数。对所设计的CMUT结构进行仿真验证,工作频率为1.65 MHz,塌陷电压为68 V,满足应用要求。

摘要：相比于传统的以硅、碳化硅为振膜的电容式超声换能器CMUT(capactive micro-machined ultrasonic transducer),Ti_(3)C_(2)T_(x)作为振膜对CMUT的性能有很好的提升。为研究此振膜的CMUT性能,设计了与传统换能器结构略有不同且谐振频率为28kHZ的CMUT,并进行了有限元仿真分析及实验。仿真结果表明,其在谐振频率下的接收灵敏度为-23.28 dB,对制作的实物进行实验测试,结果表明所设计换能器具有良好的发射与接收性能。