显微硅鼓式超声换能器在流体声负载中的超宽频带特性的物理机理研究

宽带超声换能器是医学超声成像和工业超声检测的核心部件，其频带宽度决定了超声图像的分辨率，近年来研究发现基于MEMS技术制造的显微硅鼓式超声换能器在流体声负载中具有超过现有换能器两倍的频带宽度，是研制高分辨率超声探头的重大技术突破，已引起国内外研究者的高度重视。但目前对于显微硅鼓换能器的宽带机理尚缺乏明确的理论解释，为了深入研究和利用这种新型超宽带换能器，进而研制超宽超声探头及高分辨率超声成像系统，就必须对其超宽带特性的物理机理进行深入详细的研究。本项目拟用Kirchhoff薄板理论及空间脉冲响应法相结合的方法，建立显微硅鼓MEMS超声换能器在流体声负载中的物理模型，理论和实验研究换能器的脉冲辐射声场的频域特性，建立换能器物理参数与带宽的关系，阐明微硅鼓结构的超宽频带特性的物理机理，为研究设计超宽频带微硅鼓式超声换能器及阵列提供理论依据，为研制新一代高分辨率MEMS超声探头奠定理论基础。

宽带超声换能器是医学超声成像和工业超声检测的核心部件，其频带宽度决定了超声图像的分辨率，近年来研究发现基于MEMS技术制造的显微硅鼓式超声换能器在流体声负载中具有超过现有换能器两倍的频带宽度，是研制高分辨率超声探头的重大技术突破，已引起国内外研究者的高度重视。因此本项目用Kirchhoff薄板理论及空间脉冲响应法相结合的方法，建立显微硅鼓MEMS超声换能器在流体声负载中的物理模型，理论和实验研究换能器的脉冲辐射声场的频域特性，建立换能器物理参数与带宽的关系，并成功研制出宽带显微硅鼓式换能器芯片，为研究设计超宽频带微硅鼓式超声换能器及阵列提供理论依据，为研制新一代高分辨率MEMS超声探头奠定了理论及实验基础。