电容式超声换能器小信号等效电路建模与仿真

• 作者: 王红亮 蔚丽俊 刘涛 吕云飞
• 来源期刊: 电子测量技术
• 关键词: 电容式超声换能器 小信号等效电路 阵元等效电路 辐射阻抗 发射特性分析 频率响应分析
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 传感器及非电量检测技术|Sensor and Non-electricity Measurement
• 页码范围: 155-160
• 页数: 6页
• 分类号: TB552
• 语种: 中文
• DOI: 10.19651/j.cnki.emt.2105797

摘要

为了进一步分析优化电容式超声换能器(CMUT)的性能,建立了 CMUT微元和CMUT阵元的等效电路模型,并进行了等效电路仿真.首先推导了 CMUT微元小信号等效电路模型,然后在射频电路仿真软件ADS中建立CMUT微元的等效电路进行仿真,分析了施加不同幅值、周期的交流电压对CMUT微元发射特性的影响.分析发现,交流电压幅值越大、持续周期越长,CMUT微元的振动位移和输出声压越大,发射性能越好.此外,结合互辐射阻抗,推导了 CMUT阵元等效电路模型,通过ADS仿真分析了不同微元大小、间距、数目CMUT阵元的频率特性.结果表明,微元大小、间距、数目均会对CMUT阵元的频率产生影响,以上分析结果为CMUT的设计和测试提供了理论参考.