高声压压电压微机超声传感器使用喷雾酸酸酸
Fan Xia1, Yande Peng1, Wei Yue1
1Department of Mechanical Engineering, University of California, Berkeley, CA, 94720, USA.
Microsystems & nanoengineering
|December 26, 2024
概括
这项研究引入了使用酸盐酸 (KNN) 薄膜的高性能压电微加工超声波传感器 (pMUT). 这些KNN pMUT在低电压下实现高声压水平,在各种应用中超越现有技术.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 声学设备 声学设备
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 微加工的超声波传感器 (pMUT) 对于传感和执行至关重要.
- 现有的基于AlN的pMUT在音压水平 (SPL) 和驱动电压方面存在局限性.
- 需要开发新的压电材料来提高pMUT的性能.
研究的目的:
- 开发和描述使用酸盐酸盐 (KNN) 薄膜的空气合压电微加工超声波传感器 (pMUT).
- 为了证明KNN pMUT的高声压水平 (SPL) 和低驱动电压能力.
- 探索触觉,扬声器和测距仪的潜在应用.
主要方法:
- 使用喷雾KNN薄膜制造单个KNN pMUT.
- 测试KNN pMUTs原型的共振频率,振动幅度和声学SPL.
- 展示KNN pMUT阵列用于触觉反,单元扬声器和脉冲回声测距.
主要成果:
- 一个单一的KNN pMUT表现出106.3 kHz的共振频率在4 Vp-p,具有很大的振动幅度 (3.74 μm/V) 和高声学RMS SPL (105.5 dB/V在10厘米).
- 与类似频率的基于AlN的pMUT相比,KNN pMUT显示SPL高5-10倍.
- 演示包括非接触触觉反 (160.3 dB RMS SPL),可听的声音生成 (22.8 kHz),以及高达2.82米的物体检测.
结论:
- 喷射KNN薄膜使得高SPL,低驱动电压空气合pMUT的开发成为可能.
- 与传统的基于AlN的设备相比,KNN pMUT提供了更高的性能.
- 这些先进的pMUT对于需要高声输出和小型化的各种应用具有显著的潜力.
