第45卷第1期压电与声光Vol.45No.12023年2月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSFeb.2023收稿日期:2022-06-13基金项目:国家重大科研仪器研制项目(61927807)作者简介:沈姝君(1988-),女,云南省玉溪市人,硕士生,主要从事超声成像系统硬件设计等研究。通信作者:张彦军(1975-),男,山西省五台县人,副教授,博士生导师,主要从事测试计量技术及仪器等研究。文章编号:1004-2474(2023)01-0098-07DOI:10.11977/j.issn.1004-2474.2023.01.019基于薄板理论的密排结构CMUT发射声场研究沈姝君,何常德,张彦军,高鹏飞,张国军,杨玉华,王任鑫,张文栋(中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室,山西太原030051)摘要:由微机电系统(MEMS)工艺制作的电容式微机械超声换能器(CMUT),其具有宽频带,易与电子电路集成制作等优势,在医学成像领域具有广阔的应用前景。为了研究一种密排结构CMUT超声换能器的发射声场特征,该文提出了一种简单的物理域相互作用分析方法。基于薄板的振动理论,由CMUT单元的声学辐射原理及特性计算得到CMUT阵元辐射声场的解析解。通过振膜振动分布实验验证了采用薄板振动理论一阶振型方程的正确性。通过仿真和实验研究了CMUT发射单元在不同排布方式和条件下的声场分布、声轴声压和指向性,为CMUT的设计和性能分析提供了理论依据。关键词:电容式微机械超声换能器;薄板振动;声场;声轴声压;指向性;声发射特性中图分类号:TB552;TN384文献标志码:AStudyonSoundFieldEmittedbyClose-PackedCMUTElementBasedonThinPlateVibrationTheorySHENShujun,HEChangde,ZHANGYanjun,GAOPengfei,ZHANGGuojun,YANGYuhua,WANGRenxin,ZHANGWendong(StateKeyLaboratoryofDynamicTestingTechnologyCo-constructedbyMinistryandProvince,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)Abstract:Thecapacitivemicromachinedultrasonictransducer(CMUT)madebyMEMStechnologyhasthead-vantagesofwidefrequencyband,easyintegrationwithelectroniccircuits,andbroadapplicationprospectsinthefieldofmedicalimaging.Inordertostudythecharacteristicsofacousticfieldemittedbyaclose-packedCMUT,asimplephysicaldomaininteractionanalysismethodisproposedinthispaper.Basedonthevibrationtheoryofthinplate,theanalyticalsolutionoftheradiationsoundfieldofCMUTelementisobtainedbythecalculationfromthea-cousticradiationprincipleandcharacteristicsofCMUTcell.Thecorrectnessofthefirst...
