通过PDMS声学镜头设计增强性能的压电微加工超声波传感器
Licheng Jia1, Yong Liang1, Fansheng Meng1
1Key Laboratory of Instrumentation Science and Dynamic Measurement, North University of China, Taiyuan 030051, China.
Micromachines
|June 27, 2024
概括
聚甲基 (PDMS) 声学镜头显著提高了基于ScAlN的压电微加工超声传感器 (PMUT) 的性能. 这种增强导致提高灵敏度和定向聚焦,为商业应用铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 声学工程 声学工程
- 转换器技术 转换器技术
背景情况:
- 压电微加工超声波传感器 (PMUT) 对各种应用至关重要.
- 扫化 (ScAlN) 是高性能PMUT的一个有前途的材料.
- 声学镜头可以提高传感器的定向性和灵敏度.
研究的目的:
- 为了提高基于ScAlN的PMUT的性能,使用聚甲基 (PDMS) 声学镜头.
- 评估PDMS镜头对PMUT灵敏度和光束特性的影响.
- 评估开发的PMUTs的商业可行性.
主要方法:
- 基于ScAlN的PMUT与集成的PDMS声学镜头的制造.
- 使用行业标准的水力电话校准仪器进行表征.
- 在频率响应中分析灵敏度和 -3 dB 主叶宽度.
主要成果:
- 基于ScAlN的PMUT与PDMS镜头实现了-160dB (re: 1V/μPa) 的灵敏度.
- 与仅使用PDMS薄膜的PMUT相比,观察到超过8dB的灵敏度改善.
- 使用PDMS镜头,主要叶片宽度提高了3dB,频率响应得到了改善.
结论:
- 高性能PDMS声学镜头显著提高了基于ScAlN的PMUT灵敏度.
- 设计的PMUT的性能优于现有的文献和商业传感器.
- 开发的PMUT显示了商业应用的巨大潜力.
