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公开(公告)号：CN112718437A
公开(公告)日：2021-04-30
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：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：CN111001553A
公开(公告)日：2020-04-14
申请号：CN201911308045.4
申请日：2019-12-18
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 本发明公开了一种可调谐的超声传感器阵列，包括超声发射单元和超声接收单元，超声发射单元为具有亥姆霍兹谐振腔的压电微制造超声换能器；超声接收单元为带质量负载的压电微制造超声换能器，超声发射单元利用压电叠层激励亥姆霍兹谐振腔辐射声波；通过调节质量负载可以对超声换能器进行调谐，从而使得接收单元的谐振频率和发射单元亥姆霍兹谐振腔的谐振频率一致；超声发射单元和超声接收单元于同一片晶片上加工，其压电叠层厚度一致。本发明的超声发射单元采用亥姆霍兹谐振腔可以对声波起到放大作用，超声接收单元采用的质量负载压电微制造超声换能器能对超声换能器进行调谐并提高接收灵敏度，两者结合的阵列能提高发射和接收声波的能量转换效率。
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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：CN111314829B
公开(公告)日：2021-04-02
申请号：CN201911154366.3
申请日：2019-11-22
Applicant: 武汉大学
IPC: H04R19/00
Abstract: 本发明属于MEMS超声换能器技术，具体涉及一种具有声管的MEMS压电超声换能器，包括MEMS压电超声换能器和内部为腔体结构的硅衬底形成的至少1个声管，每个声管包括至少3个声波导管，且CSOI晶片上沉积压电叠层后通过刻蚀和底部打磨形成的第一声波导管、第三声波导管与Si晶片上通过刻蚀形成的第二声波导管键合。声管可以将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，由于声管的扩音作用，从声管传出的声波得以增强。同时，由声管传出的MEMS压电超声换能器背部产生的声波可以与顶部产生的声波叠加传输，进一步增强超声换能器产生的声波强度。该换能器能够增强MEMS超声换能器产生的声波强度，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：CN110560348B
公开(公告)日：2021-01-15
申请号：CN201910749141.6
申请日：2019-08-14
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 一种具有孔阵列Helmholtz共振腔的MEMS压电超声换能器，包括MEMS压电超声换能器以及孔阵列Helmholtz共振腔，所述孔阵列Helmholtz共振腔由所述MEMS压电超声换能器以及内部为腔体结构的硅衬底组成，所述MEMS压电超声换能器与硅衬底之间键合结合；其中，所述MEMS压电超声换能器为压电叠层结构，其压电叠层结构上设置有若干开孔形成孔阵列，将孔阵列Helmholtz共振腔与外界大气连通，所述孔阵列中的空气形成孔阵列Helmholtz共振腔的空气柱。本发明能够提升MEMS压电超声换能器能量转换效率，并提高MEMS压电超声换能器和Helmholtz共振腔匹配时的谐振频率。
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公开(公告)号：CN110560350B
公开(公告)日：2020-09-08
申请号：CN201910759772.6
申请日：2019-08-16
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 一种基于Helmholtz共振腔的接收超声换能器，包括通过键合结合的Helmholtz共振腔以及MEMS压电超声换能器；MEMS压电超声换能器由压电叠层结构以及带腔体硅衬底组成，Helmholtz共振腔由压电叠层结构上方的带有上部开口的带腔体硅结构组成，上部开口中形成Helmholtz共振腔孔，其中的空气组成Helmholtz共振腔空气柱；底部带腔体硅衬底结构中部刻蚀形成凸起的硅衬底支柱，压电叠层结构上围绕硅衬底支柱蚀刻环形沟槽，且压电叠层结构上以硅衬底支柱为中心刻蚀若干条径向沟槽，将压电叠层结构分隔成若干扇形或梯形结构；若干扇形或梯形结构形成悬臂梁，且其与硅衬底支柱接触一端形成固定端，远离硅衬底支柱的一端形成自由端。本发明可提高接收超声换能器的性能。
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公开(公告)号：CN110560349B
公开(公告)日：2020-08-25
申请号：CN201910759760.3
申请日：2019-08-16
Applicant: 武汉大学
IPC: B06B1/06
Abstract: 基于Helmholtz共振腔并减小空气阻尼的接收超声换能器，包括位于上部的Helmholtz共振腔以及位于下部的MEMS压电超声换能器，Helmholtz共振腔与MEMS压电超声换能器之间通过键合结合；MEMS压电超声换能器由上部压电叠层结构和下部的带腔体硅衬底组成，Helmholtz共振腔由压电叠层结构上方的带有上部开口的带腔体硅结构组成，带腔体硅结构上部设置有上部开口形成Helmholtz共振腔孔，其中的空气组成Helmholtz共振腔的空气柱；压电叠层结构中部刻蚀有孔洞形成压电叠层孔洞使Helmholtz共振腔与带腔体硅衬底连通，且在压电叠层结构上以压电叠层孔洞为中心刻蚀有若干条放射沟槽，若干条放射沟槽之间的压电叠层结构形成悬臂梁，悬臂梁与压电叠层结构相连一端为固定端，与压电叠层孔洞相连一端为自由端。
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公开(公告)号：CN111314829A
公开(公告)日：2020-06-19
申请号：CN201911154366.3
申请日：2019-11-22
Applicant: 武汉大学
IPC: H04R19/00
Abstract: 本发明属于MEMS超声换能器技术，具体涉及一种具有声管的MEMS压电超声换能器，包括MEMS压电超声换能器和内部为腔体结构的硅衬底形成的至少1个声管，每个声管包括至少3个声波导管，且CSOI晶片上沉积压电叠层后通过刻蚀和底部打磨形成的第一声波导管、第三声波导管与Si晶片上通过刻蚀形成的第二声波导管键合。声管可以将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，由于声管的扩音作用，从声管传出的声波得以增强。同时，由声管传出的MEMS压电超声换能器背部产生的声波可以与顶部产生的声波叠加传输，进一步增强超声换能器产生的声波强度。该换能器能够增强MEMS超声换能器产生的声波强度，提升MEMS压电超声换能器能量转换效率。
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