CMUT超声换能器测试
发布日期:2020-04-22 19:31:51

电容式微加工超声换能器(CMUT)是一种新兴的超声传感器技术,将有可能取代压电传感器。一个CMUT器件就是一个真空封装的膜,它可以通过电激励发射或者接收声信号。这些膜是可以使用标准微生产工艺批量制造的,这使得可以生产更小的传感器单元从而实现更高的图像分辨率。

 

CMUT技术相对于压电传感器,具有几个优势。它可以提供更大的信号带宽,而且通过改变膜的尺寸频率可以调节。CMUT可以与CMOS电路兼容,有助于驱动电路片内集成,进一步降低系统噪声。

 

大的传感器阵列通常使用上万个CMUT单元来提供更大的图像视场。这些传感器单元生产出来后需要评估其工作性能,从而保证整个图像阵列提供统一的特性。使用激光测振仪可以通过非接触的测量得到其振动的频率和位移。单个的CMUT单元的截面图如图1所示。

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1CMUT单元界面图

 

测量器件性能

金沙城娱乐中心网址使用PolytecMSA-500激光测振仪测量器件特性。CMUT阵列放置在样品台,使用探针连接。阵列驱动信号为带有偏置的AC信号,示意图如图2所示。在测试中,金沙城娱乐中心网址关注器件在不同驱动信号下的共振频率和动态位移。除此之外,金沙城娱乐中心网址还测试器件不同位置的位移,从而发现由于电阻损耗造成的位移变化,最终测试出有问题的膜。

 

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2样品分析设置

 

数据评估

对于CMUT器件,每个膜振动一致是非常重要的。如果同一个阵列出现偏差或者某个单元不起振,将会在图像识别的时候造成假象。这些问题有些是可以通过显微镜识别出来的。但是,如果某个单元由于密封不严漏气,将会导致这个单元频率和位移的变化,这些问题是通过显微镜看不出来的。这类的问题只有在实际使用的时候才会发现。所以如果能提前测试出这些问题,就能尽早的解决,避免更大的浪费。图3所示的是一个这类问题的例子,图中在正弦激励的时候有两个单元和其它的共振频率不一样。使用激光测振仪自带的伪随机信号金沙城娱乐中心网址可以进一步测试完好的单元和有有问题的单元的共振频率,如图4所示。从数据金沙城娱乐中心网址可以看到,空气的存在导致单元在规定的工作电压下共振频率提高了,动态位移降低了。

 

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3激光测振仪结果显示出有问题的单元

 

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4有问题的单元共振频率对比


结论

CMUT医学图像换能器成功的设计和生产依赖于完善的生产工艺从而生产出没有缺陷的产品。在开发过程中,如果有能够测试每个阵列确保产品质控标准的设备将会是非常有用的。使用PolytecMSA系列激光测振仪,金沙城娱乐中心网址可以在生产过程中测试产品,识别有问题的产品,避免后续资源的浪费。

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