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公开(公告)号：CN110560351B
公开(公告)日：2021-02-05
申请号：CN201910752780.8
申请日：2019-08-15
Applicant: 武汉大学
Abstract: 本发明涉及一种基于Helmholtz共振腔的可调频声波接收装置，包括Helmholtz共振腔和声学传感器，所述Helmholtz共振腔包括腔体以及与所述腔体连通的通孔，所述Helmholtz共振腔设置在所述声学传感器上且所述腔体与所述声学传感器的表面接触连接。本发明将MEMS声学传感器和Helmholtz共振腔相结合，灵敏度高，能够提高超声换能器的电声能量转换效率。
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公开(公告)号：CN111337119A
公开(公告)日：2020-06-26
申请号：CN202010027154.5
申请日：2020-01-10
Applicant: 武汉大学
IPC: G01H11/08
Abstract: 本发明公开了一种高灵敏度的振动传感器，包括具有空腔的衬底和多个压电悬臂梁，空腔的底面中心设置有固定柱，多个悬臂梁围成信号接收区域，通过固定柱固定在衬底上方；压电悬臂梁包括固定端和自由端，自由端的宽度大于固定端，固定端固定在固定柱上，自由端悬置于空腔上方，且相邻的压电悬臂梁之间设置有间隙；该传感器还包括带有凹槽的封帽，封帽的槽沿与压电悬臂梁的自由端相连接。凹槽的截面可为任意形状，优选底面与侧壁夹角大于90°的梯形。本发明通过封帽将振动信号产生载荷集中在压电悬臂梁自由端，会使压电悬臂梁受到的弯矩更大，压电悬臂梁的挠曲程度更大，且夹角大于90°时能够产生较大的横向载荷，有效提高振动传感器的灵敏度。
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公开(公告)号：CN111174951A
公开(公告)日：2020-05-19
申请号：CN202010008412.5
申请日：2020-01-06
Applicant: 武汉大学
Abstract: 本发明提出了一种压电式传感器及其制备方法，所述压电式传感器包括：基板、多个压电悬臂梁、固定柱；基板带有多个空腔；压电悬臂梁为双晶片结构，或者由单晶片结构和支撑层组成，压电悬臂梁的自由端面积大于固定端面积；固定柱设置在基板中心用于固定压电悬臂梁。本发明提供的压电式传感器通过提出一种新的压电悬臂梁的结构形式，结合带有特定形状和深度空腔的衬底，可显著提升传感器灵敏度等性能。所述压电式传感器的制备方法，包括：带有空腔衬底的加工，衬底之上压电悬臂梁中支撑层和压电叠层的沉积和刻蚀。所述制备方法，工艺简单，兼容性强，适用于包含各类压电材料和各类衬底的压电式传感器加工。
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公开(公告)号：CN110560351A
公开(公告)日：2019-12-13
申请号：CN201910752780.8
申请日：2019-08-15
Applicant: 武汉大学
Abstract: 本发明涉及一种基于Helmholtz共振腔的可调频声波接收装置，包括Helmholtz共振腔和声学传感器，所述Helmholtz共振腔包括腔体以及与所述腔体连通的通孔，所述Helmholtz共振腔设置在所述声学传感器上且所述腔体与所述声学传感器的表面接触连接。本发明将MEMS声学传感器和Helmholtz共振腔相结合，灵敏度高，能够提高超声换能器的电声能量转换效率。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112871614B
公开(公告)日：2022-03-15
申请号：CN202110034536.5
申请日：2021-01-12
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 本发明涉及高发射性能的MEMS超声换能器，通过在超声换能器上设置深槽提高发射声压或者带宽，其中深槽的分布方式包括以下三种：一个或多个深槽贯穿超声换能器压电层、下电极、无源层、SiO2层，并一直延伸到衬底内；超声换能器远离衬底的上表面键合一层硅层，正对超声换能器的振膜的部分设置有贯通硅层作为波导的开口，一个或多个深槽分布在波导的周围；一个或多个深槽分布在倒装结构超声换能器衬底刻蚀的背腔周围。超声换能器发射的声波经过深槽时会引起深槽内的介质振动，这种振动会在超声换能器振膜上产生一个附加声场，通过调节深槽的尺寸，可以调节附加声场，从而调节超声换能器的发射声压、带宽、指向性等发射性能。
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公开(公告)号：CN112718437B
公开(公告)日：2022-01-14
申请号：CN202011485094.8
申请日：2020-12-16
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 本发明公开了一种基于多振膜耦合的压电微机械超声换能器。该MEMS压电微机械超声换能器包括沉积于衬底上面的膜片以及活塞振膜。所述活塞振膜可替代MEMS压电微机械超声换能器的压电振膜，将振动模式从传统的高斯模态转换为活塞模式。工作在活塞模式下，换能器可以推动更多的空气，提高输出功率。活塞振膜可以改变换能器的刚度和质量，从而实现频率的调节。此外，通过引入活塞振膜，换能器可以同时工作在多种模态下，并且通过活塞振膜与MEMS压电微机械超声换能器压电膜片之间的互辐射作用，极大地提升了换能器的带宽。
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公开(公告)号：CN112871614A
公开(公告)日：2021-06-01
申请号：CN202110034536.5
申请日：2021-01-12
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 本发明涉及高发射性能的MEMS超声换能器，通过在超声换能器上设置深槽提高发射声压或者带宽，其中深槽的分布方式包括以下三种：一个或多个深槽贯穿超声换能器压电层、下电极、无源层、SiO2层，并一直延伸到衬底内；超声换能器远离衬底的上表面键合一层硅层，正对超声换能器的振膜的部分设置有贯通硅层作为波导的开口，一个或多个深槽分布在波导的周围；一个或多个深槽分布在倒装结构超声换能器衬底刻蚀的背腔周围。超声换能器发射的声波经过深槽时会引起深槽内的介质振动，这种振动会在超声换能器振膜上产生一个附加声场，通过调节深槽的尺寸，可以调节附加声场，从而调节超声换能器的发射声压、带宽、指向性等发射性能。
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公开(公告)号：CN111054615B
公开(公告)日：2021-02-02
申请号：CN201911156019.4
申请日：2019-11-22
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 本发明涉及MEMS超声换能器技术，具体涉及一种具有喇叭结构的MEMS压电超声换能器，包括MEMS压电超声换能器和喇叭形状的硅结构；喇叭形状的硅结构键合于MEMS压电超声换能器上表面或下表面，喇叭形状的硅结构内的腔体至少形成1个声波导管，每个声波导管包括至少2级阶梯，每级阶梯包括一阶梯声管，且每一阶梯声管截面积逐渐增大形成喇叭形状腔体。喇叭形状腔体不仅可将MEMS压电超声换能器产生的声波放大，还能将MEMS压电超声换能器背部产生的声波传导至MEMS压电超声换能器顶部，与MEMS压电超声换能器顶部产生的声波叠加传输，进一步增加超声换能器产生的声波强度。该装置能增强MEMS超声换能器产生声波的强度，提升MEMS压电超声换能器能量转换效率。
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公开(公告)号：CN110681559B
公开(公告)日：2020-12-01
申请号：CN201910851197.2
申请日：2019-09-10
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 一种MEMS压电超声换能器，压电式超声换能器(11)形成在衬底层(1)上，该衬底层(1)内形成有亥姆霍兹谐振腔(16)，亥姆霍兹谐振腔(16)的谐振频率与压电式超声换能器(11)的谐振频率一致，亥姆霍兹谐振腔(16)包括高度大于压电式超声换能器(11)最大振幅的第一空腔(6)，第一空腔(6)的中部下沉形成第二空腔(9)，第一空腔(6)通过压电式超声换能器(11)上的通孔(7)与外部连通。本公开明显减小了亥姆霍兹谐振腔的容积，提高了亥姆霍兹谐振腔的谐振频率。将换能器的谐振频率与亥姆霍兹谐振腔匹配可以最终提高MEMS压电超声换能器的谐振频率。
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