电容式微机械超声换能器(CMUT)设计及其封装技术研究
摘要 | 第4-6页 |
Abstract | 第6-7页 |
1 绪论 | 第12-22页 |
1.1 选题背景及意义 | 第12-14页 |
1.2 国内外研究现状 | 第14-20页 |
1.2.1 国外研究现状 | 第14-18页 |
1.2.2 国内研究现状 | 第18-20页 |
1.3 本文研究内容 | 第20-22页 |
2 CMUT理论分析及建模方法 | 第22-35页 |
2.1 CMUT结构及工作原理 | 第22-24页 |
2.1.1 CMUT结构 | 第22-23页 |
2.1.2 CMUT工作原理 | 第23-24页 |
2.2 振动模型 | 第24-26页 |
2.2.1 薄膜位移 | 第24-26页 |
2.2.2 固有频率 | 第26页 |
2.3 平行板电容模型 | 第26-30页 |
2.3.1 塌陷电压 | 第26-28页 |
2.3.2 机电耦合系数 | 第28-30页 |
2.3.3 接收灵敏度 | 第30页 |
2.3.4 发射声压 | 第30页 |
2.4 等效电路分析 | 第30-34页 |
2.4.1 振动薄膜位移 | 第32页 |
2.4.2 有效电容 | 第32-33页 |
2.4.3 机械阻抗 | 第33-34页 |
2.5 本章小结 | 第34-35页 |
3 CMUT有限元分析 | 第35-47页 |
3.1 引言 | 第35-36页 |
3.2 CMUT结构设计 | 第36-42页 |
3.2.1 工作频率 | 第36-37页 |
3.2.2 振动薄膜 | 第37-38页 |
3.2.3 空腔 | 第38-40页 |
3.2.4 电极 | 第40-42页 |
3.3 模态分析 | 第42-43页 |
3.4 谐响应分析 | 第43-44页 |
3.5 机电耦合分析 | 第44-46页 |
3.5.1 真空中塌陷电压及应力 | 第44-45页 |
3.5.2 水中塌陷电压及应力 | 第45页 |
3.5.3 有效电容 | 第45-46页 |
3.6 瞬态分析 | 第46页 |
3.7 本章小结 | 第46-47页 |
4 CMUT声场特性分析 | 第47-68页 |
4.1 引言 | 第47-49页 |
4.2 指向性函数计算 | 第49-55页 |
4.2.1 CMUT微元指向性 | 第49-50页 |
4.2.2 CMUT阵元指向性 | 第50-54页 |
4.2.3 CMUT阵列指向性 | 第54-55页 |
4.3 CMUT结构参数对指向性的影响及参数计算 | 第55-61页 |
4.3.1 阵元大小对CMUT阵列指向性的影响 | 第55-56页 |
4.3.2 阵元个数对CMUT阵列指向性的影响 | 第56-57页 |
4.3.3 阵元间距对CMUT阵列指向性的影响 | 第57页 |
4.3.4 CMUT阵列参数计算 | 第57-61页 |
4.4 CMUT声场分析 | 第61-67页 |
4.4.1 CMUT微元声场分析 | 第61-62页 |
4.4.2 CMUT阵元声场分析 | 第62-64页 |
4.4.3 CMUT阵列声场分析 | 第64-67页 |
4.5 本章小结 | 第67-68页 |
5 CMUT非线性机理及抑制方法 | 第68-76页 |
5.1 引言 | 第68页 |
5.2 CMUT非线性的产生 | 第68-70页 |
5.3 去除直流偏置电压 | 第70页 |
5.4 改变激励信号 | 第70-72页 |
5.5 激励信号补偿 | 第72-75页 |
5.5.1 线性补偿 | 第72-73页 |
5.5.2 非线性补偿方法 | 第73-75页 |
5.6 本章小结 | 第75-76页 |
6 CMUT封装设计及性能测试 | 第76-88页 |
6.1 封装设计 | 第76-80页 |
6.1.1 CMUT芯片封装 | 第76页 |
6.1.2 外壳封装结构设计 | 第76-79页 |
6.1.3 封装仿真分析 | 第79-80页 |
6.2 CMUT性能测试 | 第80-87页 |
6.2.1 发射性能测试 | 第81-83页 |
6.2.2 接收性能测试 | 第83-84页 |
6.2.3 CMUT指向性测试 | 第84-85页 |
6.2.4 CMUT带宽测试 | 第85-86页 |
6.2.5 激励信号重复数测试 | 第86页 |
6.2.6 CMUT成像测试 | 第86-87页 |
6.3 本章小结 | 第87-88页 |
7 总结与展望 | 第88-90页 |
7.1 论文总结 | 第88-89页 |
7.2 工作展望 | 第89-90页 |
参考文献 | 第90-95页 |
攻读硕士期间主要研究工作及所取得的研究成果 | 第95-96页 |
致谢 | 第96-97页 |