电容式微机械超声传感器设计与仿真

发布时间：2018-06-18 16:43

  本文选题：电容式微机械超声传感器(CMUT) + COMSOL　； 参考：《压电与声光》2017年02期

【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Vdc100V,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。
[Abstract]:The three-dimensional finite element model of capacitive micro mechanical ultrasonic sensor (CMUTT) was established. The effects of different structures of CMUT microelements on CMUT performance were analyzed and the structure parameters of CMUT were obtained. The operating frequency range is 1 ~ 2 MHz, and the working voltage is VDC 100V. Firstly, the relationship between the film parameters and the first-order frequency is analyzed by using the finite element model, and then the film parameters are determined based on the theory and static analysis. The influence of cavity on CMUT performance is analyzed, and the cavity height is determined. Finally, the electrode parameters are optimized by electrostatic-mechanical coupling analysis and computer electric coupling coefficient. The designed CMUT structure is verified by simulation, the working frequency is 1.65 MHz and the collapse voltage is 68 V, which meets the requirements of application.
【作者单位】： 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室;山西古交西山义城煤业有限责任公司;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(61127008)
【分类号】：TP212

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 朱静远,茅盘松;多晶硅微机械薄膜形成技术[J];传感器技术;1993年06期

2 孙国梁;标准CMOS技术实现场氧微桥、悬浮薄膜[J];电子器件;1990年02期

3 李路明;宏观机械设计原理在微机械中可行吗?[J];光机电信息;1996年04期

4 大舟;微机械的市场调研[J];光机电世界;1994年01期

5 ;文摘[J];光机电信息;2000年08期

6 赖鼐,马慧莲,金仲和,丁纯;表面微机械结构的释放腐蚀模型理论与应用[J];传感技术学报;2004年03期

7 丁俊武;向昆虫学习研究微机械的新方法[J];机器人技术与应用;1997年06期

8 黄旭,王常虹;基于微机械惯性器件和磁强计的姿态航向系统[J];传感器技术;2005年08期

9 赵长德,高钟毓;集成加速表设计[J];清华大学学报(自然科学版);1998年11期

10 荣丽梅,常嗣和,姬红,阮世池;石英微机械振动陀螺振子的失效分析[J];电子显微学报;2003年06期

相关会议论文 前10条

1 刘云峰;董景新;;微机械梳齿式加速度计结构设计的系统考虑[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年

2 郭美凤;高钟毓;张嵘;陈志勇;;微机械姿态测量单元及在船用卫星电视接收天线姿态稳定中的应用[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年

3 张福学;秦胜杰;谈林霞;张伟;赵辉;;微机械摆及其在旋转弹姿态控制系统中的应用[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年

4 李丽;赵正平;张志国;吕苗;;一种射频微机械可变电容的设计与优化[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集（一）[C];2005年

5 郭宏宾;赵玉龙;蒋庄德;;微机械轮式陀螺仪的结构分析[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年

6 张朝霞;雷立铭;陈刚;;微机械传感器的性能分析及其惯性测量装置系统的研究[A];中国惯性技术学会第五届学术年会论文集[C];2003年

7 荣丽梅;常嗣和;姬红;阮世池;;石英微机械振动陀螺振子的失效分析[A];第三届全国扫描电子显微学会议论文集[C];2003年

8 丁勇;刘泽文;刘理天;李志坚;;4nH硅微机械电感研究[A];第一届全国纳米技术与应用学术会议论文集[C];2000年

9 杨拥军;徐爱东;郑锋;徐永青;何洪涛;卞玉民;吝海锋;吕树海;罗蓉;邹学锋;;第一部分:微机械惯性仪表研制与应用 硅MEMS惯性传感器研究和开发[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年

10 李文望;;阶梯悬臂梁式微机械隧道陀螺的计算机仿真[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年

相关博士学位论文 前1条

1 施阳和;微机械石英陀螺敏感元件的设计与制造研究[D];华中科技大学;2008年

相关硕士学位论文 前1条

1 刘显学;微机械音叉陀螺接口电路研究[D];中国工程物理研究院;2006年

，

本文编号：2036143