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（精密仪器及机械专业论文）电容式微加工超声传感器的建模与仿真.pdf.pdf 免费下载
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文档简介
摘要 在麓声顿域，珏电越声传感器是瘟溺较秀广泛静一秘声奄转换元 孛。毽由于 传统的服电传感器存在着空气与普通的压电材料之间严重不耦合现象，所以压电 传感嚣韩不是高效率的超声源。当然，这个效率能随着耦舍层的增加而提高，但 这是以牺牲带宽作为代价的。现在，随着m e m s 技术的发展，一种全新的超声传 感器殴陵逡魂，它就是电器式微加工超声传感糕( e 涮下) 。由于箕采耀了表露徽 撩王等擞臻王王芝， 交磐壤炎黢了莲窀簧惑器豹谗多缺纛，虽还其露易予爨遮、 尺寸小、蠢身噪声低、工作溆度范围宽以及翳予实现电子集成等众多优点，大有 取代压电传感器之势。 磁髓耩予以上的这种情况，才提出了本谍越的研究。本文根据国内外相关的 研究缀骏，设计了几种c l o u t 结构，同时对它镪分别进行了模拟仿粪，最后给出 了羹镧箨王艺流程。 本文童襄完成的工作 1 豢阅相关资料，了解网外对c m u t 研究的最新动态。主要注意有关c m u t 的设诗原璎、制作的内部络构、壹拜工工艺流疆及工艺参数对性能驰影懒，并了解 鼹e 鞯u 警熬模羧傣卖方法。 2 设计出几种可赐予测试的c m u t 结构，然弱利用有限元分析软传a n s y s 分 别对这几种结构进行模态分析仿真，根据c m u t 的设计原理从中选出穹哿合要求的 结构。 3 粥a n s y s 软件里的耩念场分橱模块，选择t r a n s l 2 6 单元并耀a n s y s 参数 纯竣诗港嘉 3 ) 时，则p 与a 成反比。 即当a 无限增大时，p 开始逐渐减小。此时符合球面波的衰减规律。 尸 从图2 3 可以看出：在a n 的区域内，声压p 有很多极大值。其原因在于 靠近声源处，声源表面各点源辐射至圆盘中心轴线上一点的声波存在相位差，引 起相互干涉造成的。最后一个声压极大值至声源的距离为该声源的近场长度n 。 a n 的区域称为远场( 夫琅和费区) 。显然， 在远场中声压值随距离的增加而单调衰减。近场长度与波源面积成正比，与波长 成反比。可表示为： ：笔。百d 2 ：了r2 ：当 c 2 - 2 0 ) 川2 百2 石。丁2 磊 2 5 矩形超声声源的纵波声场分析 对于边长分别为2 d 和2 b 的矩形超声声源，在前提与圆盘声源相同的条件 下，可以计算得到远场中一点m 处的声压振幅为p ( r ，0 ，w ) 。见图2 - 4 所示。 在距离r 很大的情况下，有： 晶只s i n ( k d s i n oc o s q ) s i n ( k b s i n 叼 ，k d s i n0c o s v k b s i n 掣 其中f 为矩形声源的表面积。 ( 2 - 2 1 ) 第二章c m u t 的理论问题 z 图2 4 矩形源声场声压计算坐标 当0 = v = 0 时，从式( 2 2 1 ) 可得到远场轴线上某点
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