| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| 第一章 绪论 | 第11-41页 |
| 1.1 研究背景及意义 | 第11-13页 |
| 1.2 超声传感器概述 | 第13-15页 |
| 1.3 微机械超声传感器及其研究进展 | 第15-35页 |
| 1.3.1 PMUT及其研究进展 | 第15-24页 |
| 1.3.2 CMUT及其研究进展 | 第24-35页 |
| 1.4 超声成像方法概述 | 第35-38页 |
| 1.5 主要研究内容与创新点 | 第38页 |
| 1.6 论文结构安排 | 第38-41页 |
| 第二章 CMUT工作原理与基础理论 | 第41-57页 |
| 2.1 引言 | 第41页 |
| 2.2 CMUT组成结构及工作原理 | 第41-43页 |
| 2.3 CMUT理论基础 | 第43-56页 |
| 2.3.1 CMUT薄膜振动理论 | 第43-47页 |
| 2.3.2 平板电容模型 | 第47-50页 |
| 2.3.3 辐射阻抗 | 第50-51页 |
| 2.3.4 集中参数系统模型 | 第51-56页 |
| 2.4 本章小结 | 第56-57页 |
| 第三章 CMUT建模与特性分析 | 第57-94页 |
| 3.1 引言 | 第57-58页 |
| 3.2 CMUT微元特性分析模型 | 第58-65页 |
| 3.2.1 小信号等效电路模型 | 第58-60页 |
| 3.2.2 有限元分析模型 | 第60-61页 |
| 3.2.3 状态方程-Simulink模型 | 第61-65页 |
| 3.3 CMUT特性分析模型 | 第65-69页 |
| 3.3.1 CMUT分析模型 | 第65-67页 |
| 3.3.2 互辐射阻抗 | 第67-69页 |
| 3.4 CMUT微元有限元分析 | 第69-71页 |
| 3.4.1 静态分析 | 第69-70页 |
| 3.4.2 模态分析 | 第70页 |
| 3.4.3 谐响应分析 | 第70-71页 |
| 3.5 CMUT微元的发射特性分析 | 第71-86页 |
| 3.5.1 塌陷现象分析 | 第71-72页 |
| 3.5.2 V_(AC)较小时发射特性分析 | 第72-77页 |
| 3.5.3 V_(AC)较大时发射特性分析 | 第77-81页 |
| 3.5.4 V_(DC)=0时发射特性分析 | 第81-82页 |
| 3.5.5 交流信号周期个数对发射特性的影响分析 | 第82-86页 |
| 3.6 CMUT微元的接收特性分析 | 第86-91页 |
| 3.7 CMUT特性分析 | 第91-93页 |
| 3.8 本章小结 | 第93-94页 |
| 第四章 CMUT阵列设计基础及其指向性分析 | 第94-125页 |
| 4.1 引言 | 第94-95页 |
| 4.2 指向性函数 | 第95-99页 |
| 4.2.1 指向性函数的定义 | 第95-96页 |
| 4.2.2 几种常见的简单换能器阵的指向性函数 | 第96-97页 |
| 4.2.3 几种常见的复合换能器阵的指向性函数 | 第97-99页 |
| 4.3 阵列设计参数对其指向性影响的直观分析 | 第99-103页 |
| 4.3.1 阵元大小对阵列指向性的影响 | 第100-101页 |
| 4.3.2 阵元数目对阵列指向性的影响 | 第101页 |
| 4.3.3 阵元间距对阵列指向性的影响 | 第101-102页 |
| 4.3.4 中心频率对阵列指向性的影响 | 第102-103页 |
| 4.4 阵列指向性参量的分析与设计参数的选择 | 第103-111页 |
| 4.4.1 主瓣、栅瓣与旁瓣的位置 | 第103-104页 |
| 4.4.2 主瓣宽度及其影响因素 | 第104-106页 |
| 4.4.3 消除栅瓣的条件 | 第106-109页 |
| 4.4.4 旁瓣级及其影响因素 | 第109-110页 |
| 4.4.5 CMUT阵列设计参数的选择 | 第110-111页 |
| 4.5 CMUT和CMUT阵列的指向性分析 | 第111-119页 |
| 4.5.1 CMUT微元与CMUT的指向性分析 | 第113-115页 |
| 4.5.2 一维CMUT线阵的指向性分析 | 第115-116页 |
| 4.5.3 二维CMUT面阵的指向性分析 | 第116-119页 |
| 4.6 旁瓣抑制方法 | 第119-123页 |
| 4.6.1 常见的窗函数加权法 | 第119-120页 |
| 4.6.2 Dolph-Chebychev加权法 | 第120-122页 |
| 4.6.3 CMUT线阵旁瓣抑制效果与分析 | 第122-123页 |
| 4.6.4 CMUT面阵旁瓣抑制效果与分析 | 第123页 |
| 4.7 本章小结 | 第123-125页 |
| 第五章 CMUT及其阵列的声场特性分析 | 第125-147页 |
| 5.1 引言 | 第125页 |
| 5.2 线性声学波动方程 | 第125-126页 |
| 5.3 基于瑞利-索末菲积分的声场计算方法 | 第126-135页 |
| 5.3.1 瑞利-索末菲积分公式 | 第126-128页 |
| 5.3.2 近场特性与近场长度 | 第128-130页 |
| 5.3.3 利用瑞利-索末菲积分公式计算CMUT及其阵列的声场 | 第130-135页 |
| 5.4 基于角谱原理的声场计算方法 | 第135-139页 |
| 5.4.1 角谱原理 | 第135-136页 |
| 5.4.2 利用角谱原理计算CMUT及其阵列的声场 | 第136-139页 |
| 5.5 基于空间冲激响应的声场计算方法 | 第139-146页 |
| 5.5.1 基于空间冲激响应的声场模型 | 第139-141页 |
| 5.5.2 利用空间冲激响应分析CMUT及其阵列的声场特性 | 第141-144页 |
| 5.5.3 CMUT阵列设计参数对脉冲回波响应的影响 | 第144-146页 |
| 5.6 本章小结 | 第146-147页 |
| 第六章 基于CMUT阵列的超声成像方法研究 | 第147-166页 |
| 6.1 引言 | 第147页 |
| 6.2 超声成像方法 | 第147-161页 |
| 6.2.1 相控子阵成像方法 | 第147-149页 |
| 6.2.2 有效孔径与子阵划分 | 第149-150页 |
| 6.2.3 一维线阵的子阵划分与有效孔径 | 第150-153页 |
| 6.2.4 二维面阵的子阵划分与有效孔径 | 第153-161页 |
| 6.2.5 超声图像形成过程 | 第161页 |
| 6.3 CMUT阵列的成像效果分析 | 第161-164页 |
| 6.4 本章小结 | 第164-166页 |
| 第七章 CMUT及其阵列的性能测试与分析 | 第166-178页 |
| 7.1 引言 | 第166-167页 |
| 7.2 测试系统建立 | 第167-169页 |
| 7.3 测试结果与分析 | 第169-177页 |
| 7.3.1 小信号条件下CMUT发射性能测试与分析 | 第169-172页 |
| 7.3.2 大信号条件下CMUT发射性能测试与分析 | 第172-173页 |
| 7.3.3 V_(DC)=0时CMUT发射性能测试与分析 | 第173-175页 |
| 7.3.4 CMUT接收性能测试与分析 | 第175-177页 |
| 7.4 本章小结 | 第177-178页 |
| 第八章 总结与展望 | 第178-180页 |
| 参考文献 | 第180-197页 |
| 发表论文和参加科研情况说明 | 第197-198页 |
| 附录A 符号说明 | 第198-202页 |
| 致谢 | 第202-203页 |
