集成超声传感器阵列的设计与测试

来源 :中北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:geoffreywan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
超声成像已经在医学上、无损检测、海底地形勘探、水下沉船打捞等领域有较为广泛的应用。但是传统的超声成像系统体积大、成本高,使用起来极其不方便,限制了它的应用范围。现在提高成像系统的集成度、降低成本、提高性能、缩小体积、提高成像的速度是超声成像系统未来的研究方向。本文基于超声成像应用背景,研究了压阻式超声传感器阵列设计与集成制造技术并测试了其性能。  首先设计了MEMS压阻式超声传感器单元的结构,用有限元分析法分析超声传感器单元的结构的灵敏度、共振频率等参数,并通过对比不同尺寸结构的灵敏度来实现传感器单元的优化设计。优化设计了150K、75K、68K和34K的微传感梁结构,分别设计了对应频率的悬臂梁结构,通过理论仿真表明,该结构与悬臂梁相比灵敏度平均提高了8.9db。针对该该传感器设计了信号放大电路,实现信号的放大与滤波。  然后介绍了脉冲回波超声成像原理以及相关的处理技术,分析了阵列的指向性。根据基于阵列的超声成像理论设计了超声传感器阵列的间距、阵元数以及分辨角等参数,分析了分辨角与参考方向的关系。  初步探索压阻式超声传感器的集成制造,为研究体积小、成本低、清晰度高的成像系统提供依据。设计了裸芯片的封装结构,实现了与电路板的链接,并且对裸芯片起保护作用。设计了基于空气中和水中应用环境的器件封装,仿真了透声窗对成像的影响,仿真并分析了基于水下封装壳的声学特性。  最后对传感器的电阻、单元的灵敏度、共振频率的一致性进行了测试,结果表明阵列的各个参数较为一致,又测试了超声传感器单元和阵列的指向性。利用阵列采集信号,通过数字波束形成技术对多个目标同时定向,对基于阵列成像作了初步探索,取得了一定的进展。
其他文献
本文通过对荣华二采区10
期刊
超声波电机(Ultrasonic Motor,USM)是一种利用压电陶瓷的逆压电效应原理,将电能转换为动能的新型微特电机。本文采用超声波电机作为微型控制力矩陀螺(Control Moment Gyro,CM
为准确测试固液混合发动机燃料的燃面退移速率,搭建了燃料的燃面退移速率实验系统和表征方法;以能量、燃面退移速率和密度为指标,确定了MA/HTPB/石蜡基固体燃料的基础配方;考察了燃烧性能调节剂对该燃料燃面退移速率及能量的影响规律,有效提高了该燃料的燃面退移速率研究结果表明,氧化剂质量流量在小于25g·s-1范围内,用自行搭建的Φ50mm固液混合发动机实验系统测试燃料的燃面退移速率可行,且可靠性较高;
家谱,是一种以表、谱形式记载一个以血缘关系为主体的家族世系繁衍及重要人物事迹的特殊图书形态.它包括一家一族的祖源宗本、世系繁衍、迁徙分布、婚配嫁娶、行业职业、教育
期刊
地层电阻率是划分地层岩性、估算储层含烃饱和度的重要参数。阵列感应测井仪器由于具有分辨率高、探测深度较深、侵入反应明显等特点,是目前测量地层电阻率的主要仪器。阵列感
近几十年来,随着集成电路对功耗的要求不断降低以及电子设备的微型化,使得通过收集环境中的能量为一些低功耗的无线传感器和便携式电子装置供电变得可能。各种形式的能量收集技术吸引了人们的广泛关注。本文设计一种基于悬臂梁的E型压电俘能结构,建立能量转换的数学模型,讨论其振动特性、发电性能和压电能量收集电路。具体表现以下几个方面:1、研究压电俘能器的发电理论,通过压电本构方程,建立压电俘能器的能量转换数学模型