新型微加工电容Lamb波传感器的理论及其核心膜栅结构制作的研究

兰姆波传感器通过激发和接收薄板中的兰姆波，检测声学参数的变化，来确定导致该变化的被测量，如薄板缺陷或其外部环境的物理或化学变化。该领域涉及多学科交叉，因而具有重大科学意义和广阔应用前景。近来，具有高长宽比矩形膜片的微加工电容超声传感器已成功用于激发兰姆波，显示了某些优于传统压电叉指传感器的特性。因此，对其工作机制和性能优化的研究得到密切关注。本项目通过对传感器的动力学及其阻抗特性的研究，建立一个可靠的理论模型，并提出用膜片的二阶弯曲振动模式激发兰姆波的新机制，优化微气隙和由多个膜片构成的栅结构，来抑制传感器向外部媒质的声辐射，增大耦合到兰姆波辐射的能量，从而大大提高传感器的机电效率和优化传感器性能。并在此基础上，实现对传感器行为的计算机模拟，完成对核心膜栅结构的微加工工艺研究。这样，通过该项研究为近年来已在国际上形成热点的兰姆波微传感技术开辟一个新的方向，打下理论和实验研究的基础。