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公开(公告)号：CN110434044B
公开(公告)日：2021-03-16
申请号：CN201910697282.8
申请日：2019-07-30
IPC: B06B1/02
Abstract: 本发明公开了一种电极形状调控的高超声波收发性能CMUTs。常规CMUTs的上电极为圆形或多边形，至少覆盖悬空薄膜的中心区域；与常规CMUTs的上电极结构不同，本发明CMUTs的中空电极中心区域设置通孔，电极未覆盖悬空薄膜的中心区域。本发明所述中空电极设计可通过静电软化效应减小悬空薄膜中心与固支于支柱区域之间的薄膜区域的刚度，保持薄膜中心区域刚度不变，使得悬空薄膜发生类活塞式振动，从而增大整个悬空薄膜的平均位移，提高超声波的发射强度和接收灵敏度。本发明所提出的中空电极CMUTs解决了常规CMUTs超声发射与接收性能相互制约的问题，能有效实现超声波发射和接收性能的同时提高，且结构与工艺简单，可用于超声生物特征识别、3D超声姿态识别等空气耦合应用领域。
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公开(公告)号：CN111289156A
公开(公告)日：2020-06-16
申请号：CN202010121087.3
申请日：2020-02-26
Applicant: 西安交通大学
Abstract: 本发明公开了基于静电激励压阻检测的差动式硅微谐振式压力传感器，包括谐振梁、耦合梁、拾振梁、固定电极、可动电极、质量块、可动锚点、固定锚点、硅岛。可动锚点与压力敏感膜通过硅岛固定连接，当压力敏感膜受到载荷变形，带动与之连接的可动锚点，可动锚点从而带动谐振梁产生变形，使谐振梁的内应力产生变化，从而改变谐振器的振动频率，谐振梁的振动频率通过拾振梁上的压敏电阻测得，拾振梁与耦合梁采用特殊设计方法，使谐振器在工作模态时，拾振梁上产生直拉直压的作用力，通过惠斯通电桥，即可对谐振梁的振幅进行线性输出。
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公开(公告)号：CN110518114A
公开(公告)日：2019-11-29
申请号：CN201910702717.3
申请日：2019-07-31
Applicant: 西安交通大学
IPC: H01L41/09 , H01L41/314
Abstract: 本发明公开了变频自聚焦混合驱动收发一体化PMUT单元及其制备方法，其将传统CMUT单元的塌陷工作模式与PMUT单元的驱动方式进行结合。在超声发射状态，通过调节偏置电压控制处于振动薄膜塌陷区域与传感器基底的贴合状态，实现对振动薄膜刚度的大范围调控。同时，结合PMUT输出灵敏度不受空腔高度约束的结构设计灵活性，实现PMUT单元的变频高能超声输出。在超声接收状态，通过各个PMUT单元处于塌陷模式下的电容变化量来对入射超声波进行感知，从而极大提高传感器的接收灵敏度。
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公开(公告)号：CN107907710B
公开(公告)日：2019-10-11
申请号：CN201710919747.0
申请日：2017-09-30
Applicant: 西安交通大学
IPC: G01P15/12
Abstract: 本发明公开了一种MEMS压阻式两轴加速度传感器芯片及其制备方法，包括四组相同的子结构，四个子结构均匀对称分布于固定岛周围。固定岛与质量块之间通过内支撑梁连接，质量块与外框之间通过外支撑梁连接。敏感梁对称分布于外支撑梁两侧，敏感梁的一端与质量块的一端连接，另一端与外框连接。关于固定岛相对的两组子结构为一组，构成了测量一个加速度方向的完整工作结构两组子结构能够分别测量X轴和Y轴方向的加速度。每个子结构的两个敏感梁上具有压敏电阻，并通过金属引线和焊盘连接组成半开环惠斯通全桥电路。该传感器芯片可实现200g以下两轴加速度的分离测量，固有频率达到20kHz以上，灵敏度大于0.5mV/g/3V，具有较高的谐振频率和灵敏度。
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公开(公告)号：CN107796955B
公开(公告)日：2019-10-11
申请号：CN201710938806.9
申请日：2017-09-30
Applicant: 西安交通大学
IPC: G01P15/12
Abstract: 本发明公开多梁式单质量块面内双轴MEMS压阻式加速度传感器芯片及其制备方法，传感器芯片采用SOI硅片制造，包括芯片外框架、主支撑梁、连接梁、副支撑梁、敏感压阻微梁、质量块以及金属引线和焊盘。主支撑梁一端固定于芯片外框架，另一端与连接梁相连，连接梁的另一端与副支撑梁连接，副支撑梁的另一端与质量块相连。芯片中八个敏感压阻微梁位于芯片外框架与连接梁之间的间隙，两两对称分布在主支撑梁两侧，并且一端固定于芯片外框架，另一端与连接梁相连；八个敏感压阻微梁上的压敏电阻通过金属引线和十六个焊盘相连并组成惠斯通全桥电路。本发明传感器芯片可实现100g以下加速度的测量，固有频率达40kHz以上，满足高频低g值加速度动态测量的要求。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110247628A
公开(公告)日：2019-09-17
申请号：CN201910460823.5
申请日：2019-05-30
Applicant: 西安交通大学
IPC: H03B5/24 , H03H7/38 , G01N29/02 , G01N29/036
Abstract: 本发明公开了基于MOSFET的CMUTS谐振信号输出网络，包括偏置网络、CMUTs、耦合电容、正电压、负电压、NMOS网络、PMOS网络、反馈电阻、反馈电容、滤波网络、反相器以及频率计数器。偏置网络为CMUTs提供直流电压且避免电流过载；PMOS网络和NMOS网络是为振荡小信号提供增益；反馈电阻使PMOS网络和NMOS网络处于相同的过渡区域；反馈电容来衰减低频振荡信号。本发明基于MOSFET自身逻辑反馈原理，设计应用PMOS和NMOS的谐振电路，与COMS工艺兼容性好，适应不同频率的CMUTs，能够将振荡波形整形放大，实时输出CMUTs谐振频率，对于CMUTs谐振式生化传感器的集成和实时检测应用具有重要意义。
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公开(公告)号：CN110224682A
公开(公告)日：2019-09-10
申请号：CN201910460830.5
申请日：2019-05-30
Applicant: 西安交通大学
Abstract: 本发明公开了CMUTS谐振式生化传感器的低电压阻抗匹配方法及匹配网络，CMUTs谐振式生化传感器的低电压阻抗匹配方法，包括电压源，LC调谐网络，CMUTs等效电路网络以及负载网络。电压源，主要为LC调谐网络，CMUTs等效电路网络以及负载网络提供交流电压。通过LC调谐网络对CMUTs等效电路网络在并联谐振频率处电抗进行阻抗匹配，使其串并联谐振频率过零点。本发明使CMUTs在低电压下具有过零点的串并联谐振频率，所述阻抗匹配方法简单方便，能够使CMUTs在小于30V直流偏置电压下谐振，反射损失S11在谐振工作频率点减小到-25dB～-40dB之间，提高回波损耗S21大于-3dB，降低了CMUTs功耗并提高传输效率。
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公开(公告)号：CN110221123A
公开(公告)日：2019-09-10
申请号：CN201910464805.4
申请日：2019-05-30
Applicant: 西安交通大学
Abstract: 本发明公开了CMUTS谐振式生化传感器的频率追踪电路，包括偏置网络、阻抗匹配网络、CMUTs网络、负载电容网络以及BJT放大反馈网络。偏置网络为CMUTs提供直流电压且避免电流过载。阻抗匹配网络进行调谐使CMUTs形成串并联谐振区域。基于BJT和负载电容网络，形成振荡信号正反馈，实现CMUTs并联谐振点振荡信号实时输出。本发明使CMUTs在低电压下形成串并联谐振区域，所述谐振电路简单方便，启动时间为微秒级，可实时输出CMUTs谐振频率，对基于CMUTs谐振式生化传感器的便携式和实时检测应用具有重要意义。
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公开(公告)号：CN107151864B
公开(公告)日：2019-03-12
申请号：CN201710318378.X
申请日：2017-05-08
Applicant: 西安交通大学
Abstract: 基于CMUTs谐振式生化传感器的敏感功能层制备方法，先进行基于CMUTs谐振式生化传感器的静电纺丝溶液的制备，再采用近场静电纺丝工艺或远场静电纺丝工艺进行敏感功能层的制备，本发明获得较大的比表面积、厚度为50nm～1μm、直径为50nm～1μm的静电纺丝纤维，以提高CMUTs检测灵敏度和检测极限，实现更低浓度的生化物质检测。
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公开(公告)号：CN109092649A
公开(公告)日：2018-12-28
申请号：CN201811033280.0
申请日：2018-09-05
Applicant: 西安交通大学
Abstract: 本发明公开了静电-压电混合驱动收发一体化CMUT及其使用方法和制备方法，其支柱采用压电材料，可在正反极性电压作用下产生伸缩变形或振动；CMUT从上至下依次包括上电极、振动薄膜、压电支柱、绝缘层及下电极。下电极和上电极覆盖整个空腔和压电支柱区域。用作超声波发射换能器时，加载正向极性直流偏置电压，压电支柱拉伸，空腔高度增加，可增大振动薄膜位移空间、提高输出声压，叠加交流电压后，振动薄膜及压电支柱均发生振动，发射超声波；用作超声波接收换能器时，加载反向极性直流偏置电压，压电支柱压缩，空腔高度减小，可提高电容变化量及接收灵敏度，当超声波入射时，振动薄膜和压电支柱均发生振动，产生可探测的电信号，实现超声波接收。
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